Системы сжатого воздуха различают низкого (до 1 МПа), среднего (до 3 МПа) и высокого (более 5 МПа) давления. Воздух низкого давления используется на хозяйственные нужды судна, среднего - в основное для пуска и реверса ДВС, а высокого - для управления (например, ГТД) и других целей. В состав системы сжатого воздуха входят поршневые электрокомпрессоры (реже с другим типом привода), масловлагоотделители, баллоны для хранения воздуха, блоки осушки, трубопроводы со штуцерными соединениями, редукционные клапаны и другая арматура, контрольно-измерительные приборы и элементы автоматического регулирования системой.

Для пуска главных и вспомогательных двигателей транспортных судов в состав системы включают баллоны, давление воздуха в которых составляет 2,5…3 МПа, а на небольших судах, с целью снижения габаритов, оно может достигать 5…7 МПа. Согласно Правилам морского Регистра воздух должен храниться в двух баллонах, каждый из которых содержит не менее половины требуемого запаса. Запас пускового воздуха должен быть достаточным (без подкачивания) для 12 последовательных пусков (попеременно на передний и задний ход) каждого главного реверсивного двигателя.

Для пуска главных нереверсивных двигателей запас воздуха должен быть достаточным для шести пусков двигателя наибольшей мощности, а при наличии более двух двигателей - для трех пусков каждого главного двигателя. Для ДГР допустимо применение одного баллона, вместимость которого предусматривает шесть последовательных пусков одного двигателя. При расположении ДГР на разных бортах судна устанавливают не менее двух баллонов, по одному на каждый борт.

Для повышения надежности СЭУ все баллоны связаны трубопроводами, что позволяет использовать весь имеющийся запас воздуха. При размещении главных дизелей в двух помещениях, разделенных водонепроницаемой переборкой, в каждом из них устанавливают не менее чем по одному баллону на разных бортах и по одному главному компрессору. Допускается использование пускового воздуха из баллонов главных двигателей для работы тифона, систем управления и для хозяйственных нужд.

Это возможно при условии увеличения вместимости баллонов на величину, необходимую для обеспечения работы тифона, при наличии автоматического их подкачивания или элементов сигнализации, включающихся при падении давления в баллонах не более чем на 0,5 МПа ниже рабочего. В состав системы входят не менее двух главных электрокомпрессоров (один - резервный) и первичный ручной компрессор или дизель-компрессор с ручным пуском двигателя, а иногда и подкачивающий компрессор небольшой подачи.

Согласно Правилам морского Регистра подача каждого главного компрессора должна быть такой, чтобы обеспечивалось заполнение пусковых баллонов главных двигателей в течение одного часа, начиная от давления, при котором возможен последний пуск или маневр, до рабочего начального давления.

22. Конструкция поршней тронкового двигателя. Поршневые кольца: компрессионные и маслосъемные

На рисунке показан поршень тронкового типа четырехтактного двигателя, который состоит из верхней части - головки 1 и цилиндрической направляющей, называемой тронком или юбкой 8.

Поршень тронкового типа соединяется с шатуном 7 шарнирно при помощи поршневого пальца 5, располагающегося в бобышках 3. Для предотвращения попадания масла, вытекающего из головного подшипника 4, на днище поршня и образования на нем нагара устанавливается экран 10. На головке и юбке поршня протачиваются канавки для установки уплотнительных 2 и маслосъемных 9 колец. Излишки масла, снимаемые с поверхности рабочей втулки, стекают в картер через отверстия 6, расположенные по всей окружности поршня. Выемка поршня из цилиндра осуществляется с помощью рым-болтов, ввинченных в отверстия 11.

Шатуны предназначены для передачи усилия давления газов на поршень коленчатому валу. Они должны быть прочными, надежными, достаточно жесткими и иметь возможно меньшую массу. Шатуны отковываются или штампуются из высококачественной углеродистой или легированной стали. В тихоходных двигателях большой мощности стержень шатуна, как правило, круглого сечения, в быстроходных - двутаврового. Последнее позволяет уменьшить массу и силы инерции шатуна при сохранении его высокой прочности.

Шатун ДВС со стержнем двутаврового сечения:

Коленчатый вал является наиболее ответственной дорогостоящей деталью дизеля. Он воспринимает усилия через шатуны от поршней и передает эти усилия потребителю (гребному винту). На коленчатый вал при работе двигателя действуют скручивающие и изгибающие усилия, меняющиеся по величине и направлению.

В зависимости от мощности и размеров двигателей коленчатые валы бывают цельноковаными или составными. Цельнокованый коленчатый вал восьмицилиндрового двигателя состоит из рамовых шеек 2, расположенных на одной оси, шатунных шеек 4 и щек 3. Рамовые шейки уложены в рамовые подшипники, на шатунные шейки навешены нижние головки-шатунов (рис.1, а).

Рис.1. Коленчатые валы: а - составной вал восьмицилиндрового дизеля, б - общий вид вала шестицилиндрового дизеля.

Для того чтобы повысить прочность коленчатого вала, его шейки подвергают поверхностной закалке и азотированию. Поверхность шеек после токарной обработки тщательно шлифуют. На кормовом конце коленчатого вала установлен фланец 1 для крепления маховика. Носовой конец вала используют для монтажа шестерни привода навешенных на дизель насосов (масляного, водяного, топливоподкачивающего) и других вспомогательных механизмов.

Количество шатунных шеек коленчатого вала всегда равно числу цилиндров двигателя. Количество рамовых шеек обычно на 3 - 2 больше, чем цилиндров двигателя. Все рамовые шейки лежат на оси коленчатого вала. От этой оси на одинаковом расстоянии (радиус кривошипа) располагаются шатунные шейки.

Составной коленчатый вал дизеля 8ДР 43/61 состоит из двух четырехколенчатых валов 1 и 2 и упорного вала 3. Отдельные части коленчатого вала соединены между собой при помощи фланцев 6 калиброванными болтами (рис.1, б).

На шейке вала у кормового фланца устанавливается на шпонке 7 шестерня привода распределительного вала. К носовому фланцу вала крепятся успокоитель крутильных колебаний и ведущая часть упругой муфты привода воздуходувки. Кормовой фланец упорного вала 3 соединен с гребным валопроводом. Усилие упора гребного винта передается через гребень 5 упорного вала на упорный подшипник. На шейке у кормового фланца упорного вала проточены маслоотбойные гребни 4. Эти гребни совместно с сальниковым уплотнением в торцевой крышке корпуса упорного подшипника препятствуют утечке масла. Конструкция коленчатого вала должна предусматривать возможность подачи масла для смазки рамовых и шатунных подшипников. Несмотря на различное конструктивное выполнение системы смазки коленчатых валов, эта схема у судовых дизелей построена по одинаковому принципу. Масло из системы смазки дизеля по ответвлениям подается к рамовым подшипникам и смазывает их поверхность. Часть масла от рамовых шеек 8 через наклонные сверления "А" в шейках и щеках 9 подается к шатунным шейкам 10. Причем к каждой шатунной шейке подведены сверления от двух соседних рамовых шеек. В крайней носовой шейке коленчатого вала выполнено продольное сверление, по которому подводится масло к успокоителю крутильных колебаний и к упругой муфте привода воздухонагнетателя. В тихоходных судовых двигателях, у которых радиус кривошипа более 500 мм, колена вала могут быть полусоставными или составными.

Стальные щеки полусоставного колена отковывают заодно с шатунной шейкой, а рамовые шейки изготовляют отдельно (рис.2, а). Соединение щек с рамовыми шейками выполняется горячей посадкой. Составное колено двигателя "Бурмейстер и Вайн" получается, когда отдельно изготовленные рамовые и шатунные шейки запрессовываются в отверстия щек (рис.2, б). В данной конструкции рамовые и шатунные шейки выполнены полыми. Полости в шейках закрыты заглушками 2 и заполнены маслом, которое в полость рамовой шейки поступает по радиальным сверлениям 1, откуда по сверлению 3 в щеке попадает в полость шатунной шейки. На смазку кривошипного подшипника масло подается через отверстие 4.

Рис.2. Элементы коленчатых валов: а - полусоставное колено, б - составное колено, в, г, д - прямоугольная, овальная и круглая форма щёк.

Во время работы двигателя в результате вращения кривошипа и нижней головки шатуна возникает центробежная сила инерции F_M, направленная всегда от центра вращения, стремящаяся оторвать кривошип и, следовательно, действующая на рамовые подшипники, увеличивая их износ.

В шести - и восьмицилиндровых двигателях эти силы оказываются уравновешенными, т.е. в любой момент на коленчатый вал действуют две силы F_{M (}от разных кривошипов), но направлены они в противоположные стороны. Если двигатель имеет нечетное число цилиндров или менее четырех, то центробежные силы инерции взаимно не уравновешиваются. В этом случае коленчатые валы снабжаются противовесами - массами, закрепленными на щеках колена со стороны, противоположной шатунной шейке. У двигателей "Бурмейстер и Вайн" противовесы 5 отковываются заодно со щеками колена. При вращении противовеса возникает центробежная сила F_пр, которая равна по величине силе F_M, но направлена в обратную сторону. В результате сила F_M уравновешивается и ее влияние нейтрализуется. Щеки кривошипа могут иметь различную конструктивную форму. Прямоугольные щеки просты в изготовлении, однако нерациональное использование материала увеличивает центробежные силы, которые дополнительно нагружают рамовые подшипники (рис. 20, в).

Для устранения этого недостатка и уменьшения общей массы вала углы щек часто срезают. Овальные щеки являются наиболее рациональными в отношении прочности и массы, но сложны в изготовлении (рис.2, г). Круглые щеки менее рациональны по сравнению с овальными, но проще в изготовлении (рис.2, д). Фигурные щеки применяют в полусоставных и составных кривошипах. Их форма обусловлена необходимостью создания кольца для надежного обжатия шеек (см. рис.2, а, б).

В многоцилиндровом двигателе для повышения равномерности работы необходимо, чтобы рабочие ходы поршней в отдельных цилиндрах чередовались через равные углы поворота вала или через равные промежутки времени. Чередование рабочих ходов в определенной последовательности называется порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы цилиндров зависит от расположения кривошипов коленчатого вала один относительно другого. Угол установки соседних кривошипов определяют числом тактов двигателя и количеством его цилиндров, который равен углу поворота вала за весь цикл, разделенному на число цилиндров. Следовательно, кривошипы двигателя должны быть повернуты друг относительно друга на угол б=360: z - у двухтактного двигателя и б=720: z - у четырехтактного (z - число цилиндров).

Так, у восьмицилиндрового двухтактного двигателя кривошипы располагаются через 360°: 8 = 45°. Последовательность (порядок) работы цилиндров бывает различной. При ее выборе по возможности стремятся облегчить работу рамовых подшипников. Для этого нужно, чтобы рабочие ходы в стоящих рядом цилиндрах не следовали друг за другом. Это может быть, например, у двухтактного восьмицилиндрового двигателя с порядком работы 1 - 8 - 3 - 5 - 2 - 7 - 4 - 6 или у четырехтактного шестицилиндрового с очень распространенной последовательностью 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4. При выборе порядка работы цилиндров стремятся достичь наиболее полной уравновешенности сил инерции деталей кривошипно-шатунного механизма.

Размещено на Allbest.ru