ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ДИЗЕЛЕЙ

теоретические основы эксплуатации

Показатели и характеристики дизеля

Общие сведения.

Одна из задач технической эксплуатации состоит в умении технически обоснованно выбрать режим работы двигателя применительно к конкретным условиям плавания, технического состояния судна и двигателя. Решение этой задачи требует знания, как характеристик двигателя, так и показателей, на основе которых оценивается его работа на том или ином режиме. Показатели работы двигателей условно могут быть подразделены на показатели энергетические, экономические и эксплуатационные.

К энергетическим и экономическим показателям относят эффективную и индикаторную мощность N_e и N_i, крутящий момент М_е, средние давления р_е и р_i частоту вращения п, удельные расходы топлива g_e и g_i.

К эксплуатационным показателям относят давление и температуру, фиксируемые штатными приборами и характеризующие работу двигателя и обслуживающих его систем, а также дополнительные параметры, дающие возможность судить о тепловой и механической напряженности двигателя, о том, как обеспечиваются на данном режиме его надежность и экономичность. Напряжения в элементах конструкции двигателя возникают под воздействием тепловых потоков со стороны газов, механических нагрузок, вызываемых силами действия газов и инерции движущихся масс. Непосредственное определение тепловых и механических напряжений затруднено, поэтому в эксплуатации прибегают к методам их косвенной оценки.

Тепловая напряженность

находится в прямой зависимости от нагрузки цилиндра, характеризуемой 1) средним индикаторным давлением, 2) положением указателя нагрузки (УН) или 3) топливной рейки (TP).

Косвенными критериями тепловой нагрузки цилиндра служат температура выпускных газов и охлаждающих сред (воды и масла). Ценную информацию дает непосредственное измерение температуры втулки цилиндра в верхнем поясе в зоне нахождения первого-второго поршневых колец при положении поршня в ВМТ, в поясе выпускных и продувочных окон и перепада температур в огневом днище крышки, являющегося прямой функцией воспринимаемого ею теплового потока. Такие измерения в судовых двигателях являются составной частью автоматизированных систем контроля и диагностики их технического состояния. Здесь и далее A₁ А₂, В, С₁, С₂, С₃, С', С" - постоянные для определенных условий работы.

Термические напряжения, возникающие в деталях ЦПГ,

σ_t = A₁δq, (14.1)

где δ - толщина теплопередающей стенки, м;

q - удельный тепловой поток через стенку, Дж:

(14.2)

В свою очередь относительные потери теплоты через стенки цилиндра в охлаждающую среду

(14.3)

После подстановок получим

(14.4)

Из этого выражения следует, что термические напряжения в ЦПГ двигателя увеличиваются с ростом величин р_i, п и T_s, а также при ухудшении сгорания топлива - снижении η_i и p_s.

Механическая напряженность

двигателя характеризуется несколькими параметрами. При анализе напряженного состояния элементов остова наиболее существенной характеристикой является максимальное давление сгорания в цилиндрах p_z. Состояние деталей КШМ определяется совместным влиянием силы Р_z и силы инерции движущихся масс Pj, определяемым суммарной силой Р, максимальное значение которой

Р_max = Р_z-Р_j, (14.5)

где P_j - сила инерции в ВМТ; P_j = m_пRω² (1 +λ).

Значения P_z устанавливают на основе данных индицирования двигателя, а Р_max и P_j подсчитывают по приведенным формулам.

Характеристики.

Рабочие режимы, характеризуемые определенными условиями работы двигателя, объединяются в общее понятие характеристики двигателя. Характеристику принято представлять в виде графической зависимости энергетических, экономических и эксплуатационных показателей от одного из параметров двигателя, принимаемого в качестве независимого переменного. При этом если в качестве назависимого переменного принимают нагрузку, то характеристика называется нагрузочной, а если частоту вращения, то скоростной.

Из скоростных характеристик практический интерес представляют внешняя, частичные и винтовые характеристики.