СЭУ-последний Кирис Учебное пособие. Н. А. Козьминых Судовые энергетические установки и электрооборудование судов учебник

• Название: Н. А. Козьминых Судовые энергетические установки и электрооборудование судов учебник
• Анкор: СЭУ-последний Кирис Учебное пособие.doc
• Дата: 08.05.2017
• Размер: 11.94 Mb.
• Имя файла: СЭУ-последний Кирис Учебное пособие.doc
• Тип: Учебник; #7258
• страница: 13 из 35

3. СУДОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

3.1. Устройство двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

Первый промышленный ДВС (двухтактный, работающий на газе с воспламенением от искры) был сконструирован в 1860 г. Ленуаром (Франция). В 1876 г. Отто создал четырехтактный газовый ДВС.

Первый экспериментальный ДВС с самовоспламенением (от сжатия) сконструирован Р. Дизелем в 1897 г. и с 1999 начал промышленно изготавливаться на заводе Нобеля после существенной переработки конструкции под работу на нефти (вместо керосина). На первом русском дизеле N = 18 кВт расход нефти составлял 0,3 кг/ кВт ч, что достигнуто применением механического (вместо компрессорного) распыла топлива и работой двигателя по циклу Тринклера.

Двигателями внутреннего сгорания называются тепловые двигатели, у которых топливо сгорает внутри цилиндра.

На рис. 21 показан поперечный разрез четырехтактного дизеля. Цилиндр 8, имеющий сменную втулку 9, охлаждается водой (3 – зарубашечное пространство), так как в этом цилиндре, закрытом крышкой 4 происходит сгорание топлива. Цилиндр опирается на станину 5, которая установлена на фундаментную рамку 16. Рамка крепится к фундаментным балкам, составляющим часть набора днища судна. Картером 14 называется пространство, ограниченное станиной и фундаментной рамой. Перечисленные выше части составляют неподвижный остов двигателя.

Поршень 9, имеющий компрессионные (верхние) и маслораспределительные (нижние) кольца, совершает возвратно-поступательные движения от верхней мертвой точки (ВМТ) до нижней мертвой точки (НМТ), производя работу при расширении продуктов сгорания, которые образуются при положении поршня около ВМТ. Объем цилиндра при положении поршня в ВМТ образует камеру сгорания. Объем цилиндра над поршнем (поршень движется) называется описываемым объемом.

Движение поршня передается коленчатому валу через шатун 11, который верхним концом крепится к поршню головным подшипником, охватывающим палец 10, а нижним – к мотылевой шейке 12, которая уже является частью коленчатого вала. С помощью такого соединения прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня преобразует во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал вращается в рамовых подшипниках 17, охватывающих опорные шейки коленвала. Движущиеся части двигателя образуют его механизм движения. Коленчатый вал через зубчатую передачу приводит во вращение кулачковый вал 2, который кулачками 1 через толкатели 18 посредством коромысел 6 воздействует на стержни впускных и выпускных 7 клапанов, заставляя их открываться (каждый клапан управляется своим кулачком и количество последних соответствует количеству клапанов). Закрытие клапанов происходит под воздействием пружин (кулачковый вал, толкатели и коромысло выпускного клапана не показаны).



В описываемом двигателе боковые усилия, возникающие при движении шатуна (который не только перемещается по вертикали, но и совершает маятниковое движения), передаются стенкам цилиндра. Поршень в данном случае выполняет функции ползуна и для уменьшения его давления на стенке цилиндра поршень имеет удлиненную юбку, которая называется тронком, и такие двигатели называются тронковыми.

Принципиальная схема работы крейцкопф-ного двигателя показана на рис. 22.

Он состоит из штока 2, который совершает возвратно-поступательные движения через саль-ник диафрагмы 7. Диафрагма герметично разде-ляет полости с повышенным давлением и темпе-ратурой воздуха и грязным «горелым» ци-линдровым маслом от пространства картера с чистым маслом, стекающим в циркуляционную систему от подшипников скольжения. Крейц-копфный подшипник 3 двигается между двумя параллелями 4 (если двигатель реверсивный; не реверсивный двигатель имеет одну параллель), которые и воспринимают боковые усилия Р_н возникающие при движении шатуна 5 (сила, действующая со стороны крейцкопфного подшипника на параллель обозначена Р_н, а действующая по штоку на мотылевый подшипник обозначена Р_ш. Точка 6 показывает место приложения этих сил).

3.2. Классификация и маркировка ДВС

ДВС классифицируется по следующим признакам:

1 – по роду рабочего цикла – подводом теплоты к рабочему телу при постоянном объеме, постоянном давлении и со смешанным подводом телоты (т.е. вначале при постоянном объеме, потом при постоянном давлении газов);

2 – по способу осуществления рабочего цикла – четырехтактные, у которых цикл осуществляется за четыре последовательных хода поршня (за два оборота коленвала), и двухтактные, у которых цикл осуществляется за два последовательных хода поршня (за один оборот коленвала);

3 – по способу воздухоснабжения – с наддувом и без наддува. В 4-х-тактных ДВС без наддува цилиндр наполняется свежим зарядом (воздухом или горячей смесью) всасывающим ходом поршня, в 2-х-тактных ДВС-поддувочным компрессором с механическим приводом от двигателя. В ДВС с наддувом (их называют комбинированными) имеется турбокомпрессор, подающий воздух в двигатель при повышенном давлении;

4 – по способу воспламенения топлива – с воспламенением от сжатия (дизели) и с искровым зажиганием (карбюраторные и газовые);

5 – по роду применяемого топлива – жидкого топлива и газовые;

6 – по способу смесеобразования – с внутреннем смесеобразованием, когда топливовоздушная смесь образуется внутри цилиндра (дизели), и с внешним смесеобразованием, когда эта смесь готовится до ее подачи в рабочий цилиндр. Основные способы внутреннего смесеобразования – объемное, объемно-пленочное и пленочное;

7 – по типу камеры сгорания (КС) – с неразделенными однополостными, с полуразделенными (КС в поршне) и разделенными КС (предкамерные, вихрекамерные и воздушнокамерные КС);

8 – по частоте вращения коленвала n – малооборотные с n < 240 мин^-1 , среднеоборотные 240 < n < 750 мин^-1 , повышенной оборотности 750 < n < 1500 мин^-1 и высокооборотные с n > 1500 мин^-1;

9 – по назначению – главные, предназначенные для привода судовых движителей, и вспомогательные;

10 – по принципу действия – простого действия (рабочий цикл совершается в одной полости цилиндра), двойного действия (рабочий цикл совершается в двух полостях цилиндра – над и под поршнем) и с противоположно движущимися поршнями;

11 – по конструктивному исполнению кривошипного механизма (КШМ) – тронковые и крейцкопфные;

12 – по расположению цилиндров – вертикальные, горизонтальные, однорядные, двухрядные, V-образные, звездообразные.

Основными определениями являются следующие:

– ВМТ и НМТ, соответствующие крайним положениям поршня в цилиндре;

– ход поршня, т.е. расстояние между крайними положениями поршня;

– объем камеры сжатия (или сгорания), соответствующий объему полости цилиндра при нахождении поршня в ВМТ;

– рабочий объем цилиндра, который описан поршнем между мертвыми точками.

Для маркировки дизелей производства стран СНГ приняты условные обозначения, состоящие из букв и цифр: Ч – четырехтактный; D – двухтактный; DD – двухтактный двойного действия; Р – реверсивный; С – с реверсивной муфтой; Н – с наддувом. Отсутствие буквы К в маркировке – двигатель тронковый.