Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

Малооборотные и среднеоборотные судовые двигатели


Малооборотные двухтактные и среднеоборотные дизели являются основными судовыми двигателями. Главным направлением в развитии судовых двигателей является повышение экономичности и расширение области применения тяжелых то-плив, вследствие чего особо важное значение приобретает дальнейшее повышение надежности работы узлов и деталей двигателя.
Малооборотные двухтактные двигатели отличаются высокой экономичностью и небольшими затратами на обслуживание. При максимальном давлении сгорания р2 = 10,5 МПа удельный расход топлива де= 175,4 гДкВт-ч). Малооборотные двигатели характеризуются умеренным шумом, не превышающим в среднем (при достаточно высоком значении ре = И 1,2 МПа) 100 дБ.
Среднеоборотные двигатели в настоящее время получили большое распространение. Их мощность составляет свыше 30% мощности всех судовых двигателей. Основным преимуществом этих двигателей является небольшая высота, что делает их в некоторых случаях единственно возможным типом дизелей для установки на судне. Среднеоборотные дизели отличаются высокими значениями среднего эффективного давления, достигающего в отдельных случаях 1,6-2,0 МПа и выше. Обладая достаточно высокой экономичностью, в том числе при работе на частичных нагрузках, тронковые среднеоборотные двигатели одновременно характеризуются повышенным по сравнению с малооборотными двигателями (иногда до 3 раз) расходом смазочного масла. Другим недостатком среднеоборотных двигателей является наличие значительно большего числа деталей и редукторной передачи, повышенный уровень шума, более высокие затраты на обслуживание.
Рассмотренные выше недостатки обусловили некоторое ограничение использования среднеоборотных двигателей. Повысился интерес к длинноходным {S/D > 2) конструкциям малооборотных двигателей с диаметром цилиндра, не превышающим 900 мм. Увеличение S/D дает возможность уменьшить удельный расход топлива, понизить частоту вращения, повысить пропульсивный КПД установки и ее долговечность.
Высокая экономичность обусловила почти повсеместный переход от паротурбинных установок к дизелям.
Малооборотные двигатели
Форсирование судовых малооборотных двигателей обусловило необходимость повышения прочности деталей корпуса, цилиндро-поршне-вой группы, коленчатого вала и подшипников.
Принципиальные компоновочные схемы малооборотных главных судовых двигателей в настоящее время достаточно определены. Это двухтактные дизели простого действия с газотурбинным (часто двухступенчатым) наддувом, с рядным вертикальным расположением цилиндров и крейцкопфным механизмом, имеющие частоту вращения коленчатого вала менее 200 об/мин при диаметре, достигающим 1060 мм. Схемы с двумя противоположно движущимися поршнями в каждом цилиндре имеют ограниченное распространение. В настоящее время ведутся работы по созданию на базе хорошо зарекомендовавших себя конструкций малооборотных двигателей их модификаций, предназначенных для работы на газе, например, двигатель 7RNMD-90 {Ne = 15000 кВт, п 1 122 об/мин).
Остов малооборотных двигателей выполняют с фундаментной рамой, в которой располагаются подшипники коленчатого вала. Картер состоит из отдельных стоек, связанных продольными балками и несущих направляющие крейцкопфа. Верхней продольной связью остова служит цилиндровая рама (фонарь), лежащая на стойках. Нижняя стенка этой рамы с сальниками для штоков отделяет полость картера от под-поршневого пространства цилиндров. На цилиндровой раме крепят отдельные цилиндры или блоки, состоящие обычно не более чем из двух цилиндров. В некоторых конструкциях цилиндровая рама составляет одно целое с блоками цилиндров, которые устанавливаются на стойках. Фундаментную и цилиндровую рамы крупных двигателей делают сборными из отдельных секций, скрепляемых болтами, так же как и блоки цилиндров. В вертикальном направлении детали остова стягивают анкерными связями, проходящими от фундаментной рамы до верхней плоскости блока цилиндров.
Повышение прочности при снижении массы фундаментных рам достигнуто в результате применения решетчатых конструкций, представляющих собой каркас, набранный из отдельных балок, располагаемых в направлении действия максимальных усилий и закрепленных при помощи сварки или болтами. Использование вместо А-образных стоек блок-кар-терной конструкции, состоящей из одной или двух деталей с горизонтальным разъемом, позволило повысить прочность и жесткость корпуса. При этом уменьшилось число болтовых соединений и упростился монтаж двигателя. Прогрессивным решением является применение сварных рам и картеров. С переходом на сварную и сварно-литую конструкции рам и станин в некоторых случаях отказываются от использования анкерных связей вследствие повышения стоимости и трудоемкости монтажа.
С ростом форсирования двигателей значительно изменилась конструкция цилиндро-поршневой группы. Уменьшение циклических напряжений от давления газов за счет повышения толщины стенок вызывает увеличение температурных напряжений, что обусловило создание конструкций, в которых относительно тонкие стенки деталей цилиндро-поршневой группы, образую-
щих камеру сгорания, опираются на массивные элементы, воспринимающие газовые нагрузки (бандаж втулок цилиндров, крышки с двойным днищем и др.). На рис. 331 показан поперечный разрез, а на рис. 332 цилиндро-поршневая группа двигателя RLA56 фирмы Зульцер. Все теплонапряженные детали этого двигателя охлаждаются жидкостью, подводимой по каналам, полученным сверлением. В результате этого, например, температура днища поршня снизилась на 70°.
Вследствие использования коробчатой конструкции повысилась жесткость корпуса. Компоновка воздушного ресивера на двигателях серии RLB позволяет применить двухступенчатый наддув. Модернизация конструкции фундаментной рамы и применение многослойных прецизионных вкладышей повышают работоспособность подшипников.

Более значительное снижение тепловой напряженности получено в результате применения в деталях цилиндро-порш-невой группы сверленых каналов, в которых охлаждающая жидкость циркулирует в непосредственной близости от нагреваемой поверхности и обеспечивается приемлемое распределение температур. Использование при этом более простых по форме заготовок повышает качество изготовляемых деталей.
Коленчатый вал малооборотных двигателей может быть составным или сборным из нескольких секций. Шатуны-«морского типа» с отъемной нижней головкой. Крейцкопфы-одно-или двустронние со штоком, крепящимся гайкой или фланцем. В некоторых конструкциях на крейцкопфах устанавливают кронштейн для привода поршневых продувочных компрессоров. Вследствие отсутствия боковых усилий рабочие поршни выполняют короткими, без юбки (если позволяет принятая схема газообмена), что дает возможность уменьшить высоту двигателя. Выемку поршня (со штоком) обычно производят через верхнюю часть втулки цилиндра. В некоторых типах двигателей с противоположно движущимися поршнями, в том числе и более быстроходных, нижние поршни вынимают через люки цилиндровой рамы или картера.
Тип механизма газораспределения определяется схемой газообмена. Связь верхнего поршня с коленчатым валом осуществляется при помощи системы траверс, тяг, шатунов и эксцентриков или колен. Клапаны приводятся в движение от распределительного вала. В связи с большими размерами двигателей данного типа для привода распределительного вала используют цепную передачу.
Сложность привода роторных компрессоров от вала мало-оборотного двигателя, сильный шум при работе и необходимость применения реверсивных устройств обусловили большое распространение поршневых компрессоров. В некоторых конструкциях в качестве таких компрессоров используются под-поршневые полости. В этом случае отдельные продувочные компрессоры имеют меньшие размеры и приводятся от крейцкопфа цилиндра. В двигателе с прямоточной схемой газообмена можно использовать только турбокомпрессор при наличии дополнительного электропривода его.
Для сокращения длины трубопроводов топливные насосы и пусковые воздухораспределители делают отдельными для каждого цилиндра. Число форсунок при одном выпускном клапане обычно равно двум на цилиндр. При трех и четырех выпускных клапанах возможно центральное расположение одной форсунки. Системы охлаждения-циркуляционные: цилиндры, крышки и турбокомпрессор, а также выпускные клапаны охлаждаются пресной водой, а поршни-маслом или водой. Подвод и отвод охлаждающей жидкости в поршень производятся через крейцкопф и шток. При охлаждении маслом применяют как шарнирные, так и телескопические устройства, а при охлаждении водой-преимущественно телескопические во избежание попадания воды в картер через зазоры в шарнирах. Смазочные системы двойные: циркуляционная система-для смазывания подшипников и других деталей движения, и лубрикаторная-для смазывания поршней и некоторых других ответственных деталей.
Насосы систем охлаждения и смазочных систем двигателей данного типа,- как правило, не устанавливаются на двигатель и приводятся в движение от электродвигателя. Для облегчения проведения ремонтных работ турбокомпрессоры также размещают не на двигателе, а монтируют на верхней площадке.
Пост управления обычно располагают на нижней площадке в средней части двигателя со стороны распределительного вала, противоположной той стороне, где осуществляются выпуск газов и подача воздуха.
В связи с ограничением скорости судов замедлился рост агрегатных мощностей. Вследствие повышения максимального давления сгорания р: для улучшения экономичности необходимо особое внимание уделять обеспечению надежности основных узлов и деталей малооборотных двигателей.
При импульсном газотурбинном наддуве продувочные компрессоры второй ступени необходимы только при работе двигателя на холостом ходу и на малых нагрузках.
В настоящее время для упрощения конструкции двигателей отказываются от использования под-поршневых полостей в качестве компрессоров.

1 2 3 4 5 6 7

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.