реферат. ответы. Нагрузочная характеристика двс

• Название: Нагрузочная характеристика двс
• Анкор: реферат
• Дата: 27.04.2023
• Размер: 247.48 Kb.
• Имя файла: ответы.docx
• Тип: Документы; #1093877

1. 
   Нагрузочная характеристика ДВС.
   

Нагрузочной характеристикой двигателя внутреннего сгорания называется комплекс зависимостей часового, удельного эффективного расходов топлива и других показателей двигателя от его нагрузки при постоянной частоте вращения коленчатого вала.

В качестве показателя величины нагрузки могут выступать эффективная мощность, крутящий момент или, чаще всего, среднее эффективное давление. Иногда характеристику строят по аргументу, представленному в относительных величинах, например, в процентах от максимальной (номинальной) мощности.



Рис. 1 – Графическая зависимость основных показателей двигателя от нагрузки при постоянной частоте вращения К.В.
Нагрузочная характеристика двигателя определяется пропорциональностью главных параметров двигателя, а также показателем нагрузки при неизменных оборотах коленвала.

Определяющими параметрами мотора по нагрузочной характеристике считаются GT и ge. Кроме этого, выделяют:

• 
  температуру высвобождаемого воздуха;
  
• 
  коэффициент заполнения;
  
• 
  коэффициент повышенности газов;
  
• 
  ускоренное впрыскивание;
  
• 
  токсичность выхлопных газов;
  
• 
  задымление (для дизельных двигателей).
  

Нагрузочная характеристика ДВС зависит от потребления горючего, удельной эффективности такого потребления, а также других параметров при равномерной скорости и режиме тепла.

2. 
   Винтовые характеристики дизелей.
   

Зависимость изменения эффективной мощности главного двигателя N_eот частоты вращения гребного винта называется винтовой характеристикой. Для транспортных судов винтовая характеристика практически с достаточной точностью описывается выражением кубической параболы зависимости мощности от частоты вращения гребного винта:



где с — постоянная для комплекса «главный двигатель - гребной винт».

Для построения поля возможных винтовых характеристик можно рассмотреть изменение нагрузки главного двигателя, работающего на винт фиксированного шага, от самых тяжелых условий до самых легких (рис. 2)

Рис. 2 – Винтовые и ограничительные характеристики

ТС — номинальная (расчетная) винтовая характеристика;

RSG — швартовная;

PQHZ — в балласте;

СЕ — ограничительная характеристика при М_ен = const,

EK — ограничительная характеристика по теплонапряженности;

CL — ограничительная регуляторная характеристика при п_сн = const;

KL — нижняя ограничительная характеристика при N_е = 0,5N_ен
На рис. показана швартовная винтовая характеристика — кривая RSG. Такой режим воспроизводится при швартовных испытаниях судна. Самый тяжелый режим работы ГД на швартовах не относится к длительным режимам, и его винтовая характеристика N_e= cn³(самая крутая при максимальной постоянной с) может выйти за пределы длительных допустимых нагрузок двигателя и окажется левее ограничительной характеристики по тепловой напряженности — линия КЕ.

Наиболее легкий режим работы ГД, очевидно, будет происходить при движении судна порожнем (в балласте) с попутным ветром. Винтовая характеристика — более пологая с наименьшей постоянной величиной с (на рис. — это кривая PQHZ).

Обычно также изображается расчетная номинальная винтовая характеристика, проходящая через точку С максимальной длительной мощности и соответствующая номинальному режиму работы ГД при N_ени п_сн

Таким образом, поле допустимых нагрузок ГД, работающего на винт фиксированного шага, еще более сужается до заштрихованной площади CEGSQHC. Слева она ограничивается самой «тяжелой» винтовой характеристикой ГД при работе на швартовах (кривая SG), верху — ограничительной характеристикой по тепломеханической напряженности (линии СЕ и EG), справа — регуляторной характеристикой (отрезок СН) при п_сн = const и винтовой характеристикой хода судна в балласте (кривая QH), снизу — ограничивается минимально допускаемой длительной мощностью (отрезок SQ),

Главный двигатель, работающий на винт регулируемого шага, может практически реализовать всю площадь допустимых нагрузок, используя преимущество изменения шага винта. В этом случае двигатель может работать как по скоростной характеристике, так и нагрузочной.

3. 
   Ограничительные и заградительные характеристики судовых дизелей.
   

Под ограничительной (или заградительной) характеристикой понимают зависимость показателей работы двигателя от частоты вращения при верхних значениях показателей тепловой и механической напряженности, допустимых в эксплуатации.

Как известно, при неизменном положении топливной рейки (T.P = const) и снижении частоты вращения уровень механической и тепловой напряженности двигателя растет (из-за увеличения цикловых подач, снижения α, увеличения угла опережения подачи топлива в цилиндр φ_н.п.>, ухудшения распыливания топлива).



Рис. 3 Изменение среднего эффективного давления и мощности дизеля при различных условиях: 1 – h_a = const; 2 – p_е = const; 3 – Р_z = const; 4 – Т_ст = const; 5 – α = const; 6 – n = const
Для 4-тактных дизелей без наддува в качестве ограничительной обычно принимают зависимость p_e = const (прямая 2). Зависимость среднего эффективного давления от цикловой подачи можно представить в виде: 

p_e = к_p g_ц η_i η_м.

При условии η_e = η_iη_м = const, зависимость p_e = const обеспечивается при постоянной цикловой подаче топлива: 

g_ц = const,

что требует перестановки топливной рейки на меньшую подачу при снижении частоты вращения. В таком двигателе при снижении оборотов воздухоснабжение улучшается за счет повышения коэффициента наполнения, коэффициент α не уменьшается. Поэтому тепловая напряженность двигателя остается на том же уровне (практически не увеличивается). Если при этом P_z остается на том же уровне, то характеристика p_e = const может обеспечить и неизменность механической напряженности. Обычно имеющее место незначительное увеличение P_z находится в допустимых пределах, что позволяет принять характеристику p_e = const в качестве ограничительной для 4-тактных двигателей без наддува.

В случаях, если при снижении оборотов и p_e = const увеличиваются сверх допустимых показателей P_z, ΔP/Δφ, λ (из-за увеличения φ_н.п.), то в качестве ограничительной для 4-тактных двигателей без наддува принимается характеристика P_z = const (кривая 3). Для обеспечения P_z = const требуется дополнительно уменьшить g_ц и p_e путем перестановки топливной рейки на меньшую подачу.

Для двигателей с механическим наддувом при уменьшении оборотов снижается давление наддува P_s. Следовательно, уменьшается весовой заряд воздуха в цилиндре, что при p_e = const (g_ц = const) приведет к снижению коэффициента избытка воздуха на сгорание α. Тепловая напряженность при этом возрастет. Поэтому для двигателей с механическим наддувом при падении оборотов необходимо снижать цикловую подачу и p_e, чтобы обеспечить ту же тепловую напряженность (кривая 4). Снижение p_e тем значительнее, чем больше падение давления наддува P_s при уменьшении частоты вращения.

В двигателях с газотурбинным наддувом ограничение по p_e (кривая 5) еще более значительное, так как P_s падает в большей степени. Падение P_s происходит из-за снижения расхода газа, уменьшения КПД газотурбонагнетателя при работе на нерасчетном режиме, увеличения коэффициента продувки при увеличении времени на продувку цилиндра. Для сохранения той же тепловой напряженности (α ≈ const) требуется значительно уменьшать цикловую подачу топлива. При этом тяговые свойства дизеля ухудшаются.

При работе по ограничительной характеристике с уменьшением частоты вращения уменьшаются значения P_s, P_c, T_газ, увеличивается коэффициент пролувки, сохраняется α ≈ const, предотвращается перегрев отдельных деталей.

Для главных двигателей, работающих на винт, частота вращения косвенно определяет среднее индикаторное давление, следовательно, и суммарное касательное усилие T_Σ. Таким образом, показатели n и P_z в достаточно полной мере оценивают весь комплекс факторов, определяющих механическую напряженность двигателя. Оценка же тепловой напряженности по температуре газов может привести к самым неблагоприятным последствиям. основной причиной является завышенное, как правило, значение предельно допустимой температуры уходящих газов по цилиндрам, указанной в инструкции по эксплуатации. По указанной причине в последние годы дизелестроительные фирмы переходят на использование в качестве ограничительных параметров данных непосредственных замеров температуры деталей цилиндропоршневой группы.

4. 
   Регуляторные и обобщенные характеристики.
   

5. 
   Градация мощностей дизеля.
   

6. 
   Характерные эксплуатационные режимы дизеля.
   

7. 
   Особенности работы дизеля на режимах малого хода.
   

8. 
   Понятие об экономической характеристике.
   

9. 
   Работа дизеля на номинальной мощности и с перегрузкой.
   
10. 
    Особенности протекания рабочего процесса дизеля при ненормальностях в функционировании систем топливоподачи и воздухоснабжения.
    

11. 
    Методы контроля и регулирования рабочих процессов и параметров дизеля.
    

12. 
    Статическое регулирование дизеля.
    

13. 
    Динамическое регулирование дизеля.
    

14. 
    Регулирование рабочего процесса без индикаторного привода.
    

15. 
    Регулирование рабочего процесса при наличии индикаторного привода.
    

16. 
    Цели и программы стендовых, швартовых, ходовых, теплотехнических и специальных испытаний дизеля. Содержание отчетных материалов.
    

17. 
    Коэффициент использования импульса, его зависимость от степени наддува.
    

18. 
    Теплопередача в ДВС.
    

19. 
    Показатели тепловой напряженности.
    

20. 
    Избыточная работа, неравномерность вращения вала.
    

21. 
    Способы уравновешивания кривошипной системы от сил инерции и их моментов.
    

22. 
    Свободные и вынужденные колебания корпуса судна. Способы снижения воздействия дизеля на колебания корпуса.