/
Текст
Н.И. HOPCAGB
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ
Н. И. КОРОЛЕВ
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ
МОСКВА
«ТРАНСПОРТ» 1974
УДК621.431.74.004
Эксплуатация судовых дизелей. Королев Н. И. Изд-во
«Транспорт», .1974, стр. 4—256.
Книга посвящена практическим вопросам технической эк-
сплуатации судовых дизелей. В ней рассмотрены причины
повышенных износов основных деталей и узлов дизелей, да-
ны рекомендации по снижению износов. Приведены схемы и
способы обмера основных деталей и допустимые износы. Да-
ны обобщенные рекомендации по эксплуатации основных сис-
тем, обслуживающих дизель (топливной, масляной, реверсив-
но-пусковой и др.).
В книге изложены способы проверки и регулирования фаз
газораспределения, форсунок и топливных насосов. Большое
внимание уделено регулированию индикаторной мощности,
давления и температуры воздуха и газов по индикаторным
диаграммам. Даны практические рекомендации по снятию ин-
дикаторных диаграмм, рассмотрено определение различных
параметров дизелей.
Книга рассчитана на судовых механиков и мотористов
транспортных и промысловых судов, может быть полезна
учащимся учебных заведений ММФ. Табл. 36, рис. 121,
библ. 17, приложений 2.
к 31806—323
049(01) —74 " '
(П) Издательство «Транспорт», 1974
Глава
I
ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ТЕХНИЧЕСКОЙ
ЭКСПЛУАТАЦИИ ДИЗЕЛЕИ
§ 1. ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДИЗЕЛЕЙ
Под технической эксплуатацией дизелей понимают совокуп-
ность мероприятий, направленных на поддержание и повышение
их технического состояния, технико-эксплуатационных и экономи-
ческих показателей. Иначе говоря, главной задачей технической
эксплуатации дизелей является обеспечение минимального удель-
ного расхода топлива, высокой надежности и большой продолжи-
тельности их работы на номинальной мощности.
Высокого уровня технического состояния дизеля и его эксплуа-
тации достигают:
точным и неуклонным выполнением судовым экипажем при эк-
сплуатации дизеля инструкций завода-строителя, «Правил техни-
ческой эксплуатации судовых дизелей» и других наставлений и
инструкций, утвержденных ММФ и пароходством;
соблюдением установленных сроков профилактических осмот-
ров, вскрытий и ремонтов дизеля, выполняемых судовым экипа-
жем (СЭ), судовой ремонтной бригадой (СРВ) и береговой базой
технического обслуживания (ВТО);
проведением планово-предупредительных заводских ремонтов
в сроки, предусмотренные «Положением о ремонте судов» мор-
ского флота и соответствующими правилами по технической эк-
сплуатации дизелей.
Первые два мероприятия относятся непосредственно к техни-
ческой эксплуатации; их выполняют судовые экипажи, ремонтные
бригады и береговые базы технического обслуживания в рейсах,
при грузовых операциях в портах и во время профилактического
докования судов.
В комплекс работ по техническому обслуживанию дизелей
входит:
контроль износов, проверка и наладка взаимодействия деталей
и узлов;
проверка и наладка обслуживающих устройств и систем;
проверка и регулирование рабочего процесса дизеля с опре-
делением его технико-экономических показателей.
Непрерывно возрастающая грузоподъемность судов, мощность
их силовых установок и энерговооруженность вызывают необходи-
мость строгого планирования технической эксплуатации, так как
в противном случае возможны преждевременные износы дизелей,
приводящие к аварийным повреждениям.
В основу планирования положена разработка графика плано-
во-предупредительных осмотров и ремонтов, в котором указыва-
ется номенклатура работ, периодичность их проведения, трудоем-
кость, исполнитель и срок выполнения работ (табл. 1).
Таблица 1
Форма графика планово-предупредительных осмотров и ремонтов судового
оборудования
№ л/п Наименова- ние обору- дования работ Периодич- ность выпол- нения работ, ч Трудоем- кость работы ^на один аг- регат), чел-ч Общая трудоем- кость работы, чел-ч Исполни- тель работы Отметки о пла- нировании и вы- полнении работ (месяцы осмот* рово-ремонтного цикла)
По новой системе технического обслуживания судов в график
включаются все работы, необходимые для обеспечения эксплуата-
ции судна в течение всего межремонтного периода. Сюда входят
работы, выполняемые СЭ, СРВ и БТО.
График разрабатывают на каждый двигатель, механизм, уст-
ройство, узел с учетом среднегодового числа часов его работы,
периодичности выполнения профилактических работ и планирова-
ния на равные промежутки времени примерно одинакового объе-
ма работ. График составляют с учетом вероятной продолжитель-
ности стоянок в портах и ходового времени судна на весь период
эксплуатации, с разбивкой по месяцам. Данные по бюджету ра-
боты судна ориентировочно принимают по отчетным данным эк-
сплуатации судна за предыдущие годы.
График оформляют в следующем порядке:
определяют число часов работы детали, узла или механизма
до начала ведения графика. При первом составлении графика
число часов, прошедшее с момента очередного выполнения дан-
ной работы, определяют по машинному журналу или другой су-
довой документации. В дальнейшем все необходимые данные бу-
дут содержаться в графике;
от числа часов рекомендуемой периодичности работ, указанной
в графе 3, отнимают число часов работы детали, узла или меха-
низма до начала ведения графика;
по полученному числу часов работы детали, узла или механиз-
ма определяют время проведения работ (с учетом вероятной сто-
янки судна и коэффициента использования механизма), которое
отмечают цветным прямоугольником в графах осмотрового пе-
риода. Длина основания прямоугольника определяется временем,
4
в течение которого должна быть выполнена данная работа (ме-
сяц, квартал). Работы, планируемые для выполнения СЭ, допол-
нительной СРБ и береговой БТО, рекомендуется отмечать прямо-
угольниками различного цвета. После окончания каждой работы
в соответствующем прямоугольнике графика проставляют дату
фактического выполнения этой работы, а сведения о проделанной
работе заносят в «Журнал учета работ»;
число часов работы детали, узла или механизма учитывают
помесячно и указывают в соответствующих графах осмотро-ре-
монтного цикла. При превышении числа часов работы выше уста-
новленной нормы графу закрашивают красным карандашом.
Во время профилактических осмотров разбирают нужные уз-
лы и устройства, очищают их, замеряют зазоры, обмеряют дета-
ли с целью определения их износа и установления необходимос-
ти ремонта или замены. Результаты осмотров и замеров заносят в
технический формуляр механизма.
Установленные графиком осмотры производят в обязательном
порядке независимо от состояния механизма, устройства и их де-
талей. Нарушение периодичности осмотров недопустимо. Если по
каким-либо причинам были допущены отступления от установлен-
ной периодичности, то осмотр и ремонт осуществляют в ближай-
шее время.
Если какая-либо деталь выйдет из строя до срока проведения
профилактики, механизм внеочередно выводят из эксплуатации и
отказавшую деталь ремонтируют или заменяют. Остальные дета-
ли механизма профилактическому обслуживанию подвергаются в
установленные графиком сроки.
В зависимости от эксплуатационных условий и трудоемкости
работы по устранению повреждения, возможна и другая схема
технического обслуживания механизма: параллельно с заменой
(ремонтом) поврежденной детали производят профилактику и не-
которых других деталей, срок работы которых приближается к
установленному. При этом срок проведения очередного осмотра
проверенных деталей перепланируют и исчисляют с момента
окончания данной работы.
Неуклонное выполнение графиков планово-предупредительных
осмотров дает возможность судовым экипажам поддерживать си-
ловую установку в состоянии, обеспечивающем его постоянную
готовность к длительной и безаварийной эксплуатации.
Периодичность вскрытий и перечень необходимых при этом ра-
бот регламентируют заводская инструкция, правила технической
эксплуатации дизелей, а также проверенные опытные данные, ут-
вержденные службой судового хозяйства пароходства.
Для проведения профилактических вскрытий, осмотров и ре-
монтов используют время стоянки судов под грузовыми и вспомо-
гательными операциями, а также время профилактического доко-
вания. Часть работ по вспомогательным механизмам и устройст-
вам выполняют во время рейсов. Обычно этого времени достаточ-
но для выполнения основных профилактических работ.
5
Для судов, имеющих кратковременные стоянки в портах или
находящихся в постоянной готовности к рейсу (спасатели, букси-
ры, пассажирские суда, танкеры), в эксплуатационном бюджете
предусматривают вывод их на так называемую моточистку — оче-
редной профилактический Осмотр дизеля со вскрытием и чисткой
цилиндров.
Если моточистку проводят без вывода судна из эксплуатации,
то у большинства судовых главных дизелей эту работу, как пра-
вило, производят по отдельным цилиндрам. Моточистку многообо-
ротных главных дизелей, а также всех вспомогательных проводят
обычно поагрегатно.
§ 2. ПРОВЕРКА И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ИЗНОСА ДИЗЕЛЕЙ
Снижение эксплуатационных показателей дизеля в процессе
работы объясняется в основном износом его деталей и изменени-
ем характера их сопряжения. Износ, в свою очередь, интенсифи-
цируется появлением на деталях и в узлах дизеля нагара, накипи,
ржавчины и других веществ. Поэтому для предупреждения по-
явления ненормальных износов в промежутках между очередны-
ми заводскими ремонтами, в соответствие с действующей на мор-
ском флоте системой технической эксплуатации, предусматрива-
ются планово-предупредительные осмотры и вскрытия дизелей.
Во время профилактических осмотров и вскрытий:
очищают и промывают детали от нагара, накипи, масляных
остатков и коррозии;
осматривают детали и узлы с целью выявления трещин, об-
ломов, выкрашиваний и обгораний;
замеряют зазоры и обмеряют детали для определения степе-
ни их износа и возможности дальнейшего использования;
заменяют детали, имеющие дефекты и предельные износы.
Детали от нагара очищают ручным, механическим и химиче-
ским способами. Вручную нагар очищают при помощи шаберов,
стальных щеток и скребков. В последнее время для этой цели ста-
ли применять механический инструмент — шаберы, шарошки,
стальные щетки, приводимые в действие пневматическими и
электрическими машинками.
При химическом Способе очистки детали обрабатывают соста-
вами, растворяющими и разрыхляющими нагар (10%-ный раст-
вор каустической соды и др.).
Масляную пленку с деталей удаляют промывкой их в горячей
воде, а затем в керосине (с применением волосяных щеток). Для
удаления с деталей консистентных смазок (при расконсервирова-
нии) используют щелочные растворы.
Удаление накипи и ржавчины наиболее эффективно при хими-
ческом способе, т. е. обработке деталей кислотой или щелочью.
Отдельные мелкие детали, покрытые накипью (или ржавчиной),
обрабатывают путем погружения их в ванну с химическим раство-
6
ром. Полости охлаждения очищать от накипи удобнее всего пу-
тем заполнения их раствором кислоты с последующей промывкой
щелочным раствором и водой.
Трещины, выкрашивания и другие повреждения обнаружива-
ют внешним осмотром деталей невооруженным глазом и с по-
мощью лупы. Предварительно детали осматривают до очистки
их от грязи. В этом случае скопления кокса, нагара, грязи могут
указать на причину дефекта. Окончательное обследование произ-
водят после очистки деталей.
Места, недоступные осмотру, проверяют обстукиванием. Пере-
грев металла обнаруживают по наличию цветов побежалости. Так,
детали из черных металлов в результате перегрева приобретают
цвета от светло-желтого до серого; бронзовые детали темнеют;
алюминиевые выгорают, что характеризуется появлением на по-
верхности черных точек или мелкой пористости. При более высо-
ких температурах кромки деталей и даже их поверхности оплав-
ляются.
Для обнаружения в деталях пороков, не видимых невооружен-
ным глазом, применяют специальные способы дефектоскопии
(магнитный, просвечивание рентгеновскими лучами, гамма-дефек-
тоскопия, ультразвуковой и люминесцентный контроль).
В судовых условиях для обнаружения трещин часто пользуют-
ся мелокеросиновой пробой. Для этого деталь покрывают водным
раствором мела или каолина. После высыхания раствора обрат-
ную сторону проверяемой детали смачивают керосином. Если в
детали имеются трещины, керосин проникает через них и образу-
ет на окрашенной поверхности пятна или линии.
Проверить можно и иначе, особенно при несквозных трещи-
нах. Сначала проверяемую поверхность смачивают керосином,
затем, насухо вытерев ее, покрывают раствором мела. После про-
сыхания трещины отчетливо выделяются на меловой поверхности.
Хорошие результаты по обнаружению трещин дает так назы-
ваемый цветной метод: на проверяемую обезжиренную поверх-
ность наносят ярко-красный анилиновый краситель, растворенный
в смеси керосина с бензином. Раствор проникает в трещины ме-
талла. Через несколько минут краситель удаляют растворителем,
а на деталь наносят белую нитроэмаль, которая впитывает кра-
ситель, оставшийся в трещинах металла. Появившиеся красные
линии на белом фоне укажут расположение трещин.
Большое внимание при вскрытиях и осмотрах дизеля должно
быть уделено замерам зазоров, обмерам деталей, изучению изно-
сов и проведению мероприятий по их уменьшению.
Износ — это нарушение во время эксплуатации первоначаль-
ной геометрической формы, размеров и сопряжений деталей дви-
гателя, что приводит к потере им механических, физических и
технологических свойств, приобретенных при постройке или ре-
монте. Износы появляются вследствие трения, коррозии, эрозии,
упругих и пластических деформаций, высоких температур и зна-
копеременных нагрузок.
7
рушения технологии изготовления
Рис. .1. График изменения зазора в со-
пряжении:
t\ — время приработки; — время нор-
мальной эксплуатации; Зм—• зазор после
сборки (монтажный); $м— зазор после при-
работки; 3Пр—. предельно допустимый зазор;
а — угол наклона прямолинейного участка
кривой
Износи и повреждения подразделяют на естественные (нор-
мальные) и аварийные (недопустимые).
Естественным называют такой износ, который протекает с уме-
ренной скоростью и является следствием продолжительного воз-
действия различных факторов при нормальной эксплуатации дви-
гателя, строгом соблюдении ухода за ним.
Аварийный износ нарастает с высокой скоростью и появляет-
ся преимущественно в результате нарушения правил технической
эксплуатации, применения недоброкачественного материала, на-
или ремонта деталей двигателя.
Недопустимые износы нуж-
но строго учитывать и тщатель-
но изучать. Это даст возмож-
ность своевременно принять
меры по устранению причин,
могущих вызвать аварию дви-
гателя.
Естественный износ проис-
ходит до определенного момен-
та работы двигателя. После до-
стижения предельно допусти-
мых величин нормальный износ
может превратиться в аварий-
ный.
Закономерность роста изно-
са можно изображать графиче-
ски как функцию изменения
какой-нибудь детали (или со-
пряжения деталей) в зависимости от времени работы в часах.
Для примера на рис. 1 показан график естественного механическо-
го износа сопряжения для деталей, работающих в условиях полу-
жидкостного трения.
На графике три определенных участка. Участок 1 характери-
зует процесс приработки новых деталей сопряжения во время
обкатки дизеля. Этот процесс необходим и неизбежен, так как,
несмотря на тщательность обработки трущихся поверхностей, они
все же имеют технологические неровности в виде микроскопиче-
ских бугорков и впадин. Во время приработки шероховатости
сглаживаются. Нарастание износа на этом участке может быть
интенсивным, однако сам процесс приработки кратковременный.
Участок II относится ко времени нормальной эксплуатации ди-
зеля, когда зазор в сопряжении приработанных деталей возраста-
ет равномерно и медленно.
На участке III интенсивность износа резко возрастает. Этот
участок соответствует времени разрушения сопряжения, когда из-
нос уже превосходит допустимый предел, определяемый зазором
snp. В связи с этим эксплуатация двигателя при зазорах (изно-
сах), превышающих значения, указанные в заводской инструкции,
недопустима.
8
Для дизеля прежде всего представляет интерес участок II.
Показателем интенсивности износа является степень изменения
зазоров в сопряженных деталях в зависимости от времени их
работы. Эта величина на прямом участке II графика может быть
выражена как
где tga — величина, характеризующая интенсивность (скорость)
изнашивания сопряжения деталей (определяется опыт-
ным путем после обкатки дизеля при работе на устано-
вившемся режиме);
Т — межремонтное время работы, ч.
Следовательно, межремонтное время работы ч детали (узла)
будет равно:
-$пр — -$м
“ tga ’
По истечении этого срока необходимо восстановление первона-
чальной геометрической формы и размеров деталей и характера
их сопряжения (посадки).
Практически срок замены или ремонта детали (узла) опреде-
ляют моментом, когда износы (зазоры) достигнут предельных
значений, указанных в заводской инструкции или «Правилах тех-
нической эксплуатации судовых дизелей».
Износ дизеля устанавливают путем обмера деталей и опреде-
ления зазоров в сопряжениях. При измерении пользуются опреде-
ленной методикой, учитывающей конструктивные особенности и
условия работы деталей дизеля. Так, во избежании ошибок при
осмотрах детали замеряют в строго установленных местах. Очень
удобно для определения мест замеров использовать шаблоны.
Обмерять детали желательно при одинаковой температуре.
Величина температуры замеряемой детали и инструмента большо-
го значения не имеет, за исключением поршней из алюминиевых
сплавов и втулок верхней головки шатуна. Если эти детали заме-
ряли при температуре ниже 10 и выше 25°С, необходимо вводить
температурную поправку.
Диаметр деталей замеряют в нескольких взаимно располо-
женных плоскостях, определяя отклонения от цилиндрической
формы по поперечному сечению и по длине. Для определения
внутренних диаметров применяют индикаторы часового типа или
микрометрические нутромеры; наружные диаметры обмеряют
микрометрами.
Зазоры в сопрягаемых деталях определяют или при разборке
узла трения, замеряя обе детали, или без их разборки, используя
щупы и специальные шаблоны.
Точность замеров должна быть до 0,01 мм при измерении ин-
дикатором и 0,02 мм при использовании щупа.
9
На современных судах наряду с обычным инструментом при-
меняют браковочные калибры, значительно повышающие произ-
водительность труда.
Результаты замеров деталей и зазоров у трущихся частей
записывают в карту замеров и сравнивают их с допустимыми,
номинальными или рекомендованными заводом-строителем. Год-
ными для дальнейшего использования считают детали, у которых
размеры по показаниям инструментов лежат в пределах допусти-
мых норм и не имеют каких-либо других признаков брака.
Кроме дефектации отдельных деталей, периодически, согласно
графику, проверяют правильность положения деталей Относитель-
но основных баз, а также взаимное расположение деталей и уз-
лов (положение вала в подшипниках, осевые разбеги, радиальные
зазоры, зазоры в зацеплении шестерен и т. п.).
Снижению износов дизеля способствуют: своевременная очист-
ка его деталей и узлов от нагара, накипи, ржавчины; нормальная
смазка; надлежащее регулирование газораспределения, топливной
аппаратуры и рабочего процесса дизеля; уменьшение числа ре-
версов; предотвращение перегрузки и др.
В начальный период работы дизеля большое влияние на из-
нос оказывает так называемая технологическая шероховатость по-
верхностей деталей, уменьшения которой достигают шлифовани-
ем, абразивным или электрохимическим хонингованием, полиро-
ванием, сглаживанием роликами.
После ремонта или замены деталей дизель обязательно должен
быть подвергнут обкатке (приработке) на пониженной мощности.
§ 3. РЕГУЛИРОВАНИЕ ДИЗЕЛЕЙ
Главным условием нормальной работы дизеля, при котором
обеспечивается минимальный удельный расход топлива, высокая
надежность и большая продолжительность работы на номиналь-
ной мощности, является совершенное сгорание топлива в цилинд-
рах. Эти факторы, кроме того, зависят от установки оптимального
газораспределения, безупречной работы топливной аппаратуры,
правильно установленного объема и высоты камеры сжатия, рав-
номерного распределения нагрузки по отдельным цилиндрам, т. е.
от качественного регулирования дизеля.
Регулирование дизеля обычно производят после- его монтажа
на судне, капитального ремонта, переборки отдельных деталей га-
зораспределения, топливной аппаратуры, поршневой группы, а
также при обнаружении неполадок в работе.
Регулирование дизеля можно разделить на два этапа:
предварительное — на неработающей машине по заводским
данным и инструкциям;
окончательное — при работе дизеля по так называемому инди-
каторному процессу (индикаторным диаграммам, температуре и
давлении газов, охлаждающей воды и т. д.).
10
В первый (предварительный) этап регулирования входят про-
верка и установка геометрических фаз газораспределения; регу-
лирование форсунок и топливных насосов; проверка и установка
необходимой высоты камеры сжатия в цилиндрах.
Предварительному регулированию должно предшествовать об-
стоятельное изучение паспорта дизеля и его эксплуатационных
показателей. Параллельно с этим необходимо тщательно ознако-
миться с конструктивными особенностями дизеля и учитывать их
при регулировании.
Регулирование геометрических фаз газораспределения включа-
ет в себя:
проверку правильности положения указателя мертвых точек;
установку необходимых зазоров между роликами рабочих кла-
панов и кулачковыми шайбами;
проверку правильности положения распределительного вала;
определение по предварительно составленной схеме фаз газо-
распределения.
Одновременно проверяют состояние кулачковых шайб, роликов,
нажимных болтов и т. д.
При регулировании форсунки проверяют давление подъема иг-
лы, герметичность форсунки, регулируют качество распыливания.
При регулировании топливного насоса опрессовывают его рабо-
чую полость для выявления неплотности сопряжений, подвержен-
ных действию высокого давления.
Затем проверяют и регулируют:
зазор между роликом привода и цилиндрической частью ку-
лачной шайбы (если он регулируется);
нулевую подачу насоса, обеспечивающую остановку дизеля
при положении «Стоп»;
моменты начала или конца подачи топлива насосом, а также
равномерность подачи топлива его отдельными секциями.
Нормальную величину камеры сжатия определяют по ее объе-
му и высоте. Объем камеры сжатия чаще всего находят путем
заливки ее маслом; высоту, т. е. величину, показывающую расстоя-
ние от верхней кромки поршня (при его положении в в. м. т.) до
цилиндровой крышки, обычно измеряют при помощи свинцового
оттиска.
Для новых дизелей все данные по установке газораспределе-
ния, регулированию форсунок и топливных насосов известны из
заводской инструкции, поэтому при наладке таких дизелей прове-
ряют заводские данные и в соответствии с этим уточняют распре-
деление. При отсутствии инструкций рекомендуется использовать
данные, приведенные в настоящей работе.
Окончательное регулирование рабочего процесса дизеля во всех
случаях следует производить по индикаторным диаграммам (нор-
мальным, развернутым, смещенным и др.), а также по давлениям
и температурам газов, охлаждающей воды и масла. Работу ведут
в следующей последовательности: проверяют контрольно-измери-
тельными приборами (индикаторами, пиметрами, термопарами,
II
манометрами, тахометрами) рабочие параметры дизеля и при от-
клонении от допустимых величин вносят соответствующие изме-
нения. После этого снова проверяют; если результаты неудовлет-
ворительны, то вторично вносят изменения до получения необхо-
димых данных.
Регулирование рабочего процесса дизеля включает:
анализ и регулирование фаз газораспределения (моментов от-
крытия и закрытия впускных и выпускных клапанов);
определение и регулирование давления сжатия и давления сго-
рания в цилиндре;
регулирование общей мощности дизеля и равномерное распре-
деление ее по цилиндрам;
проверку экономических показателей работы дизеля.
Помимо этого, по индикаторным диаграммам проверяют плот-
ность поршневых уплотнительных колец и рабочих клапанов и ис-
правность других деталей. Фазы газораспределения анализируют
по индикаторным диаграммам, снятым индикатором со слабой
пружиной.
Для определения давления сжатия pQ и максимального дав-
ления сгорания pz используют нормальные, развернутые диаграм-
мы, диаграммы-гребенки и диаграммы сжатия.
Завершающим этапом регулирования является получение но-
минальной мощности дизеля при наименьшем удельном расходе
топлива и равномерное распределение нагрузки по цилиндрам.
Если имеется индикаторный привод, мощность дизеля опреде-
ляют по нормальным индикаторным диаграммам, при отсутствии
привода — по развернутым.
При отсутствии индикаторного привода нагрузку дизеля по
цилиндрам регулируют по показаниям пиметра, а также по вели-
чинам максимального давления сгорания в цилиндре и температу-
ры отработавших газов.
Чтобы не допустить ошибок при наладке рабочего процесса по
индикаторным диаграммам, перед регулированием дизеля следует
проверить состояние индикатора, его привода, индикаторных кра-
нов, труб и произвести необходимые исправления.
Оценку технического состояния дизеля и качества его регу-
лирования делают на основании сравнения результатов замеров с
рекомендациями завода и «Правил технической эксплуатации су-
довых дизелей».
Выявленные недостатки исправляют также по данным завод-
ских инструкций и ПТЭ. При их отсутствии или недостаточности
рекомендуется использовать методы и данные, изложенные в на-
стоящем пособии, которые разработаны на основании обобщения
передового опыта работы судовых экипажей.
Основными типами конструкций судовых дизелей, применяе-
мых на советских судах морского флота, являются:
дизели простого действия, получившие наибольшее распростра-
нение с контурно-поперечной продувкой (завод «Русский дизель»,
фирмы «Зульцер», «Фиат»); с контурно-петлевой продувкой (фир-
12
мы MAH, «Поляр»); с прямоточно-клапанной продувкой (фирмы
«Бурмейстер и Вайн», «Сторк», «Гетаверкен»);
дизели с расходящимися поршнями и прямоточной продувкой
(отечественные типа ЗД100, фирмы «Доксфорд» и «Бурмейстер и
Вайн»);
дизели двойного действия (фирмы МАН, «Бурмейстер и
Вайн», «Фиат», «Сторк» и др.).
Дизели с расходящимися поршнями иностранной постройки
(«Бурмейстер и Вайн», «Доксфорд») практически распростране-
ния в отечественном флоте не получили. Довольно редко приме-
няются и дизели двойного действия.
Дизели по частоте вращения делятся на малооборотные (до
200 об/мин), среднеоборотные (200—500 об/мин), повышенной обо-
ротности (500—1000 об/мин) и высокооборотные (более
1000 об/мин).
ГОСТ 4393—48 предусматривает единые обозначения судовых,
тепловозных и стационарных дизелей.
Буквы в марке дизелей обозначают: Д — двухтактный. Ч — че-
тырехтактный, Р — реверсивный, С — судовой с реверсивной муф-
той, П — с редукторной передачей, ДД — двухтактный двойного
действия, К — крейцкопфный, Н — с наддувом.
Цифры обозначают: первая, стоящая перед буквами,— число
цилиндров; в числителе — диаметр цилиндра, в знаменателе — ход
поршня, см.
Например, марка дизеля 5ДКРН50/110 означает: пятицилинд-
ровый, двухтактный, крейцкопфный, реверсивный, с наддувом,
диаметр цилиндра 50 см, ход поршня 110 см.
Кроме обозначений по ГОСТу, применяют также заводские
марки дизелей. Дизели, построенные зарубежными фирмами, име-
ют свои обозначения.
Ведущими зарубежными фирмами, производящими судовые
малооборотные дизели, являются: «Бурмейстер и Вайн» (Дания),
«Зульцер» (Швейцария), МАН (ФРГ), «Доксфорд» (Англия),
«Сторк» (Нидерланды), «Гётаверкен» (Швеция), «Фиат» (Ита-
лия) и их лицензенты.
Судовые дизели по назначению классифицируют на главные
(приложение 1), работающие непосредственно или через передачу
на гребной винт, и вспомогательные (приложение 2), приводящие
в действие вспомогательные механизмы (электрогенераторы, ком-
прессоры, насосы и т. д.).
На судах морского флота в качестве главных чаще всего ис-
пользуют двухтактные дизели; четырехтактные чаще всего при-
меняют в качестве вспомогательных или главных небольшой мощ-
ности (до 1500 л. с.). В этом диапазоне мощностей четырехтакт-
ные дизели, благодаря применению высокого наддува, по габари-
ту, весу и экономичности предпочтительнее двухтактных.
Г лава
п
ОСНОВНЫЕ ДЕТАЛИ И УЗЛЫ ДИЗЕЛЕЙ
§ 4. ФУНДАМЕНТНЫЕ РАМЫ И СТАНИНЫ
Фундаментная рама является основой, на которой мон-
тируют детали дизеля. Поперечные секции ее служат опорами
для жестких постелей рамовых подшипников, в которые укладыва-
ют коленчатый вал. Рама несет нагрузку от веса дизеля, воспри-
нимает усилия от давления газов, передаваемых через движущие-
ся детали, служит емкостью для масла, стекаемого из масляной
системы (поэтому она должна быть герметичной).
В зависимости от типа и мощности судового дизеля фунда-
ментные рамы выполняют чугунными и стальными, литыми и свар-
ными, цельными и составными. Составные рамы соединены между
собой при помощи фланцев и стяжных болтов. Для центрирова-
ния соединяемых деталей несколько болтов делают калибровоч-
ными (призонными).
Раму устанавливают на судовом фундаменте на клиньях, план-
ках, сферических прокладках или пружинных амортизаторах и
крепят к нему болтами, часть из которых выполняют калибровоч-
ными (призонными).
Станина (верхний картер) служит опорой для цилиндров и
скрепляет их в одну жесткую конструкцию. В крейцкопфных дизе-
лях станина, кроме того, воспринимает боковое давление крейц-
копфа.
Станины выполняют в виде отдельных колонн (стоек), закры-
тых съемными щитами и люками; в виде цельной коробки (кар-
терный тип). Первые применяют в судовых малооборотных крейц-
копфных дизелях большой мощности, вторые — в тронковых ди-
зелях.
Станины судовых дизелей преимущественно изготовляют из чу-
гуна и стали. Иногда их отливают как одно целое с рубашками
цилиндров, образуя единый блок. Обычно такой блок отливают
секциями для одного или нескольких цилиндров.
На боковых щитках (лючках) станины предусмотрена уста-
новка предохранительных клапанов и вентиляционных устройств.
Фундамент, рама и станина являются неподвижными деталя-
ми, поэтому не изнашиваются. Во время эксплуатации они особо-
го повседневного ухода не требуют, кроме наблюдения за уплот-
нением картерных щитов и люковых закрытий, а также удаления
подтеков масла и топлива. Однако при определенных условиях
14
(взрывы в картерах, посадка судна на грунт) рама и станина
могут получить серьезные повреждения: проломы и трещины,-об-
ломы ребер, лап, фланцев и т. п. Возможная деформация фун-
дамента дизеля при посадке судна на грунт может привести к ис-
кажению верхней опорной плоскости рамы, нарушению прямоли-
нейности оси коленчатого вала, растрескиванию антифрикционно-
го состава вкладышей подшипников.
Для предупреждения аварийного повреждения дизеля необхо-
димо периодически (а при посадке судна на грунт и взрыве в кар-
тере — внеочередно) осматривать состояние судового фундамента,
рамы, станины и крепежных болтов. Прежде всего нужно прове-
рять затяжку и состояние гаек и фундаментных болтов. Первый
раз эту работу проводят через 100—120 ч после монтажа дизеля
на судне, в дальнейшем не реже двух раз в год. Ослабление креп-
ления рамы к фундаменту определяют обстукиванием гаек и бол-
тов. Дефект устраняют путем затяжки гаек.
Перед осмотром рамы и станины, а также перед сменой масла
в системе их внутренние поверхности тщательно очищают от мас-
ла, кокса, смолы и других отложений. При этом сточное отвер-
стие для масла заглушают деревянной пробкой. Для очистки сле-
дует применять бельевую ветошь. Использование обстрижки и
пакли недопустимо, так как они оставляют на деталях мелкие во-
локна, которые впоследствии засоряют масляные трубы, фильтры
и насосы, что может привести к серьезной аварии дизеля.
Трещины в раме можно обнаружить при помощи керосиновой
пробы. Для этого раму снаружи покрывают меловой обмазкой, а
внутреннюю полость заливают керосином (в дизелях большой
мощности ограничиваются смачиванием поверхности керосином).
Керосин через трещины проникает наружу и оставит следы на
меловой обмазке.
Обнаружив трещину, находят ее концы и засверливают их, ло-
кализуя дальнейшее распространение повреждения.
Способ ремонта трещин выбирают в зависимости от их харак-
тера, величины и района расположения. Обычно работы, связан-
ные с устранением повреждений рам и станины, производят в за-
водских условиях, применяя электро- или газосварку, с установкой
(или без установки) бандажей, накладок, стяжек и других под-
крепляющих конструкций.
При приемке этих работ от завода необходима проверка па-
раллельности плоскостей опорных поверхностей фундамента, ра-
мы и станины, плотности их прилегания друг к другу, а также
параллельности расточки гнезд рамовых подшипников.
После затяжки фундаментных болтов отклонения рамы от го-
ризонтальной плоскости в продольном направлении не должны
превышать 0,15 мм на 1 м длины, в поперечном 0,3 мм на 1 м.
Соответственно не допускаются большие отклонения от горизон-
тали и опорных поверхностей рамы и станины.
Для обеспечения плотности соединения верхняя горизонталь-
ная плоскость рамы должна быть тщательно притерта к нижней
15
опорной плоскости станины (щуп толщиной 0,05 мм не должен
проходить между ними). В случае применения специальной пасты
для уплотнения этот зазор может быть увеличен до 0,1—0,12 мм
(щуп толщиной 0,1—0,12 мм не должен входить в стык на длину
более 25 мм).
С такой же точностью подгоняют отдельные секции рамы
крейцкопфных дизелей. Если рама отстает от фундамента на
длине более 25% всего периметра (проходит щуп толщиной 0,5 мм
на глубину более 20 мм), она должна быть переуложена.
Отклонение от параллельности опорной поверхности рамы и ра-
мовых подшипников допускается не более 0,1 мм на 1 м длины.
Трещины, приводящие к утечке масла и не влияющие на об-
щую прочность остова дизеля, можно устранить в судовых усло-
виях. Для восстановления герметичности рамы и станины (карте-
ра) на поврежденный участок устанавливают ввертыши (гужёны)
из отожженной стали, медного или латунного прутка, перекрываю-
щие друг друга. Для получения плотного шва концы гуженов спи-
ливают и расклепывают. Перед установкой гужены смачивают в
бакелитовом лаке, сурике или белилах. Небольшие трещины зали-
вают бакелитовым лаком или пастами, приготовленными на эпо-
ксидных смолах, с последующей установкой накладки.
Чтобы не допустить повреждения фундаментной рамы во вре-
мя ремонта дизеля на ее днище укладывают деревянные решетки,
доски или специальные маты.
§ 5. ЦИЛИНДРОВЫЕ РУБАШКИ (БЛОКИ]
Цилиндр дизеля состоит из наружной рубашки 2 и вставной
рабочей втулки 1 (рис. 2). Образуемая между рубашкой и втул-
кой полость заполняется непрерывно циркулирующей охлаждаю-
щей водой, отводящей тепло от цилиндров.
Цилиндровые рубашки отливают и устанавливают либо в ви-
де отдельных цилиндров, либо в виде общего неразъемного блока
для нескольких или всех цилиндров. Блоки соединяют между со-
бой при помощи болтов.
Одиночные цилиндры применяют преимущественно в двух-
тактных дизелях большой мощности. Блочная конструкция ци-
линдров распространена в четырехтактных дизелях и двухтакт-
ных малой и средней мощности. У вспомогательных дизелей ци-
линдровый блок, как правило, отливают цельным, неразъемным.
В рубашке цилиндра предусматривают отверстия для впуска
охлаждающей воды и отверстия для очистки зарубашечного про-
странства от осадков и накипи. Цилиндр двухтактных дизелей име-
ет, кроме того, каналы, расположенные против продувочных 5 и
выпускных окон рабочей втулки.
В зарубашечное пространство дизеля, охлаждаемого забортной
водой, помещают цинковые пластины (протекторы), предохраняю-
щие внутреннюю поверхность цилиндровой рубашки и наружную
поверхность втулки от электрохимической коррозии.
16
Цилиндровую рубашку крепят к станине на фланцах шпилька-
ми или протягивают к ней при помощи анкерных связей. Блоки
большинства судовых малооборотных дизелей изготовляют из чу-
гуна.
Наиболее серьезными де-
фектами цилиндровой ру-
башки являются трещины,
которые в эксплуатационных
условиях чаще всего возни-
кают при отсутствии необ-
ходимого теплового зазора
между рубашкой и втулкой
в районе посадочных мест.
Нарушение такого зазора
наблюдается в случае за-
прессовки новой втулки, по-
садочные размеры которой
больше. Тугая посадка втул-
ки при ее тепловом расши-
рении в радиальном направ-
лении может привести к
разрыву блока. Кроме того,
тугая посадка не позволяет
посадочным поясам втулки
перемещаться по рубашке
цилиндра и в вертикальном
направлении. В результате
усилия от линейного расши-
рения втулки передаются
блоку и разрушают его.
Возможна и другая при-
чина повреждения блока —
длительная эксплуатация
дизеля без перепрессовки
втулок, в результате чего
тепловой зазор забивается
грязью и ржавчиной. Наибо-
Рис. 2. Цилиндр дизеля «Бурмейстер и
Вайн» в сборе со втулкой и крышкой
лее часто такое явление наблюдается при охлаждении дизеля
забортной водой, которая, попадая на поверхность посадочного
пояса и испаряясь, образует твердую накипь.
Дополнительные распорные усилия в блоке возникают также
при установке втулок с уплотнительными резиновыми кольцами
4 (см. рис. 2), диаметр которых превышает требуемый размер.
Образование трещин в рубашке может быть вызвано также де-
фектами отливок на заводе-строителе, неравномерной или чрез-
мерной затяжкой гаек крепления цилиндровой крышки и гаек
анкерных связей; значительным термическим напряжением в ци-
линдровом блоке, возникающим при его перегреве.
17
Во избежание поломок цилиндрового блока необходимо равно-
мерно, в строгой последовательности и с определенной силой за-
тягивать гайки анкерных связей и гайки крепления цилиндровых
крышек 3, не допускать резкого изменения теплового режима ди-
зеля как во время пуска, так и при работе.
Трещины во фланцах цилиндрового блока возникают преиму-
щественно из-за плохой пригонки опорных поверхностей и нерав-
номерного или чрезмерного затяга гаек соединительных шпилек
и болтов. Для предупреждения трещин нельзя устанавливать про-
кладки под опорную поверхность рубашки цилиндров, отдельных
цилиндров и станины.
Опорные поверхности должны быть так подогнаны, чтобы встык
собранных, но не скрепленных шпильками, деталей не входил щуп
толщиной 0,05 мм. При зазоре 0,05 мм и выше дефект должен
быть устранен пришабровкой поверхности.
Для предупреждения развития трещин следует возможно ча-
ще и тщательнее осматривать цилиндровый блок, особенно в рай-
оне посадочных мест, ребер жесткости, масляных штуцеров. Чем
раньше будет обнаружена трещина, тем легче замедлить ее раз-
витие. Своевременно принятые меры (постановка гужонов, за-
сверловка концов трещин, стяжки) удлиняют срок службы блока
(рубашки).
Трещины цилиндровой рубашки устраняют в заводских усло-
виях способами, которые применяют при ремонте фундаментных
рам и станин (см. § 4).
В случае скалывания посадочных буртов под цилиндровые
втулки для восстановления их номинальных размеров рекоменду-
ется растачивать верхнюю часть рубашки и запрессовывать в нее
стальное кольцо. Внутреннюю расточку кольца выполняют по раз-
меру посадочного пояса цилиндровой втулки.
Наряду с трещинами цилиндровых блоков, при эксплуатации
наблюдаются случаи коррозионного и кавитационного разъеда-
ний поверхностей, смываемых водой. Больше всего коррозии под-
вержены районы, прилегающие к посадочным поверхностям бло-
ка, и сами посадочные пояса. Особенно часто это явление бы-
вает у дизелей, охлаждаемых забортной водой. Для устранения
этого дефекта полости охлаждения тщательно очищают от про-
дуктов коррозии и накипи и окрашивают антикоррозионным со-
ставом.
Для сохранения цилиндрового блока в нормальном техниче-
ском состоянии необходимо при эксплуатации, а также во время
ремонта тщательно наблюдать за ним и своевременно, согласно
графику планово-предупредительных осмотров и ремонтов, произ-
водить профилактику.
Во время осмотров проверяют целостность рубашки, наличие
трещин, параллельность плоскостей верхней и нижней поверхно-
стей разъема, состояние поверхностей фланцев, кронштейнов и
контрольных штифтов, служащих для крепления навесных дета-
лей. Обнаруженные недостатки устраняют.
18
поясков новой втулки.
Рис. 3. Втулка дизеля
«Зульцер» RND
Особое внимание при осмотре уделяют проверке и обследова-
нию посадочных буртов и поясов цилиндрового блока. Посадоч-
ный цилиндрический пояс обмеряют с точностью до 0,01 мм. Об-
мер необходим для определения возможной деформации блока и
изменения размера вследствие коррозии, а также с целью полу-
чения данных для проточки красномедных
Если пояса блоков имеют деформацию,
то при помощи шаблона карборундовым
камнем поясам придают цилиндрическую
форму.
По снятым с блока замерам красномед-
ные пояса втулки протачивают на станке с
припуском 0,05—0,1 мм.
Коррозионные разъедания посадочных
буртов рубашки могут привести к просачи-
ванию воды из зарубашечного пространства
наружу. В эксплуатационных условиях та-
кую течь можно временно устранить поста-
новкой паронитового кольца на густотертых
белилах или свинцовом сурике. В качестве
заполнителя можно использовать также
клей-герметик.
§ 6. ЦИЛИНДРОВЫЕ ВТУЛКИ
Цилиндровые втулки изготавливают из
легированного чугуна или литой стали (для
некоторых типов высокооборотных дизе-
лей), обычно цельными и реже — составны-
ми (для некоторых дизелей фирм «Фиат»,
«Зульцер» и др.). Внутреннюю часть втулки
отшлифовывают до зеркального блеска и подвергают специальной
обработке. На зеркало чугунной втулки иногда наносят тонкий слой
(0,05—0,08 мм) пористого хрома. Зеркало стальной втулки цемен-
тируют, закаливают токами высокой частоты или азотируют.
Цилиндровая втулка современного дизеля «Зульцер» показа-
на на рис. 3. Для интенсификации теплоотвода на верхней наруж-
ной части втулки выполняют винтовые или кольцевые каналы.
Выходы продувочных и выхлопных окон на зеркале втулки акку-
ратно закругляют, чтобы обеспечить нормальную работу поршне-
вых колец и предохранить их от чрезмерного износа.
Смазка на втулку подается насосами (лубрикаторами) через
штуцеры (от 2 до 8) с невозвратными клапанами. Втулки высоко-
оборотных дизелей смазывают масляным туманом, образующимся
при разбрызгивании масла движущимися частями кривошипно-
шатунного механизма.
Для свободного радиального расширения втулки предусматри-
вают небольшой зазор в местах ее соединения с блоком (рубаш-
кой), а у некоторых дизелей — чугунные или стальные проставоч-
19
ные кольца. Осевое (продольное) перемещение втулки обеспечи-
вает сальниковое уплотнение.
Во избежание пропусков и попадания охлаждающей воды из
зарубашечного пространства в цилиндр и картер, рабочие втулки
уплотняют в рубашке по посадочному бурту и поясам. По верх-
нему посадочному бурту втулки уплотняют жестко, без прокла-
док. В нижней части втулки для четырехтактных и двухтактных
дизелей уплотняют различно.
Втулки четырехтактных дизелей уплотняют двумя способами:
постановкой двух или трех резиновых колец на нижнюю уплот-
няющую часть втулки (рис. 4, а); при помощи сальника, состоя-
щего из круглой резины или пеньки (рис.
наиболее распространен.
В двухтактных дизелях втулки допол-
нительно надежно уплотняют в районе
расположения продувочных и выпускных
окон.
Резиновые уплотнительные кольца на
цилиндровых втулках ставят в районе
4, б). Первый способ
Рис. 4. Уплотнение втулки четы-
рехтактного дизеля
Рис. 5. Уплотнение втулки
двухтактного дизеля МАН
низких температур, уплотнительные кольца из латуни и меди — в
районе высоких температур.
Уплотнение втулок дизелей фирмы МАН несколько отличается
от рассмотренного. Оно состоит (рис. 5) из нескольких колец
прорезиненного шнура 1, упирающегося сверху на бурт во втулке,
а снизу — на бурт в блоке цилиндра. Ниже дренажной выточки 2
блока на втулке установлено резиновое кольцо 3 и кольцо 4 из
мягкой стали. Набивка 1 обжимается при постановке втулки на
место.
Для уменьшения неравномерности радиальных деформаций в
районе выпускных окон предусматривают, в зависимости от типа
дизеля: увеличение диаметра втулки на 0,2—0,4 мм (за счет эк-
сцентричной расточки перемычек окон); косой срез вдоль втулкй
от одного из окон до ее конца (дизеля «Зульцер» типа RD); по-
20
датливый уплотнительный пояс и охлаждение перемычек окон
(дизеля «Поляр», «Фиат» и др.).
Твердость поршневых колец должна быть равна твердости
втулок или превышать ее на 10—30 единиц по Бринеллю. Твер-
дость материала втулки должна находиться в пределах 179—
229 Нъ .
В процессе длительной эксплуатации дизеля вследствие тре-
ния поршневых колец и коррозионного действия продуктов сго-
рания происходит естественный износ (истирание) цилиндровых
втулок. В результате этого увеличиваются зазоры в замках колец,
что приводит к уменьшению мощности дизеля, повышению темпе-
ратуры отходящих газов, понижению давлений сгорания и сжа-
тия.
При значительных износах у тронковых дизелей газы попада-
ют в картер, увеличивается угар масла, ухудшаются его свойства,
затрудняется пуск дизеля. Эксплуатация дизеля становится не-
экономичной и Опасной.
Рабочая поверхность втулки, срабатываясь, может принять
конусную, бочкообразную и эллиптичную формы.
Конусность — разность диаметров, измеренных в крайних точ-
ках втулки по длине; бочкообразность характеризуется увеличени-
ем диаметра втулки в середине хода поршня по сравнению с ее
диаметрами вверху и внизу; овальность (эллиптичность) — раз-
ность между наибольшим и наименьшим взаимно перпендикуляр-
ными диаметрами одного поперечного сечения втулки.
Характер износа втулок зависит от типа дизеля и условий его
работы.
Цилиндровые втулки четырехтактных дизелей изнашиваются
главным образом в верхней части. В двухтактных дизелях, кро-
ме износа в верхней части, наблюдается также повышенный из-
нос на перемычках между выхлопными окнами, что объясняется
коррозионным действием выхлопных газов, высокой температурой
стенок из-за отсутствия охлаждения, неблагоприятными условия-
ми смазки, деформаций втулки. Если втулки в районе окон ох-
лаждаются, износ на перемычках между выхлопными окнами зна-
чительно сокращается.
В крейцкопфных дизелях, у которых нормальное давление
поршня воспринимается параллелями, а не стенками цилиндра,
наименьшее истирание втулка получает в плоскости движения ша-
туна (по ходу), и наибольшее — в плоскости оси коленчатого ва-
ла (по оси). Повышенный износ по оси вала вызывается постоян-
ным дифферентом судна на корму, в результате чего поршень
сильнее прижимается к кормовой стенке втулки.
В тронковых дизелях, не имеющих параллелей, большой износ
наблюдается в плоскости движения шатуна (по ходу).
Наибольший износ втулки по образующей, как правило, на-
блюдается в верхней ее части в районе между первым и вторым
поршневыми кольцами при положении поршня в верхней мертвой
точке (в. м. т.). Вид износа по образующей напоминает кривую
21
изменения давления газов в цилиндре двигателя, несколько отли-
чаясь от нее лишь в самой верхней части втулки.
Повышенный износ втулки в верхней части объясняется зна-
чительным удельным давлением между первым уплотнительным
поршневым кольцом и стенкой цилиндра, повышенной тепловой
нагрузкой и ухудшением условий
смазки в этом районе, а также
высоким коррозионным действи-
ем продуктов сгорания. Повышен-
Рис. 6. Схема обмера втулки дизеля
«Бурмейстер и Вайн»
ное удельное давление первого
уплотнительного кольца вызыва-
ется тем, что продукты сгорания
с высоким давлением проникают
в кольцевую канавку поршня и
прижимают кольцо к стенке ци-
линдра.
Степень износа цилиндровой
втулки определяют путем их об-
мера в 7—8 сечениях, перпенди-
кулярных оси цилиндра. Измере-
ние делают в одних и тех же мес-
тах, используя установочный шаб-
лон (планку) с высверленными
отверстиями, которые являются
местами замера втулки. В каж-
дом сечении снимают два разме-
ра: в плоскости, проходящей че-
рез ось коленчатого вала (по оси
дизеля), и в плоскости, перпен-
дикулярной оси вала (по ходу
дизеля).
Цилиндровые втулки обмеря-
ют с точностью до 0,01 мм. Наи-
более удобным измерительным
прибором, позволяющим полу-
чить такую точность, является
микрометрический штихмас.
При назначении места и коли-
чества замеров втулок следует
руководствоваться рекоменда-
циями завода-строителя. В
места для измерений
случае отсутствия таких рекомендаций,
устанавливают в следующем порядке.
Верхний пояс для измерений находится на уровне верхнего
компрессионного кольца при положении мотыля в в. м. т., второй
и третий — приблизительно через 100 мм от первого, четвертый
(или пятый) — в районе посадочного пояса втулки. Следующий
замер делают в районе продувочных окон (если конструкция втул-
ки позволяет произвести такой замер). Когда окна расположены
22
,‘Л«,
так, что перемычки между ними требуют смещения места замера,
пояса размещают ниже продувочных окон. Последний (нижний)
пояс выбирают на расстоянии 100—150 мм от нижнего кольца
втулки.
Схема обмера цилиндровой втулки двухтактного дизеля пока-
зана на рпс. 6.
В четырехтактных дизелях пояса замеров находятся примерно
через 150—200 мм.
Результаты обмеров заносят в таблицу (табл. 2), по которой
можно регистрировать результаты двух обмеров.
Таблица 2
Для определения средней скорости износа за время между
двумя обмерами в соответствующие графы карты заносят количе-
ство отработанных деталью часов до обмера. Абсолютный износ
между двумя обмерами, как и изменение геометрической формы
втулок (эллиптичность, конусность, бочкообразность), определяют
по разнице результатов двух обмеров.
Скорость износа втулок главных дизелей при работе на топли-
ве с содержанием серы до 1,5% не должна превышать 0,06—
0,07 мм, а вспомогательных дизелей — 0,02—0,03 мм за 1000 ч ра-
боты. У дизелей, работающих на высокосернистом тяжелом топли-
ве, нормальной скоростью износа втулок считается 0,1—0,2 мм за
1000 ч работы.
23
Наибольший допустимый износ втулки для тронкового дизеля
равен приблизительно 0,5%, а для малооборотного крейцкопфно-
го— 0,8% диаметра цилиндра. Наибольшие допустимые износы
втулок для некоторых дизелей, установленные заводами-строите-
лями, приведены в табл. 3.
Таблица 3
Предельно допустимые износы цилиндровых втулок
Марка Дизеля Предельно допусти- мый износ втулки, мм Марка дизеля Предельно допусти- мый износ втулки, мм
на Дна- метр на эллнпс на диа- метр на эллипс
ДР 30/50 2 0,6 МТВН-40 <1,7 0,48
ДР 43/61 2,5 0,85 50VTBF-L10 4 —
ЗД 1100 11,08 0,3
ВАН-22 1,5 0,38 74VTBF-I160 7,0 —
GV 23,5/33 1,5 —
TD-48 3,5 0,97 GZ 52/90 3,0 1,5
TD-56 4 — KZ 57/80 3,5 —
SD-60 3,75 — KZ 70/1120 4,8 —
SD-72 5 — KZ 78/140 4,5 —
RD-76 5,5 1,5 С 750 6 —.
RD-90 7 — НОТЦ 7.5/1’60 7,5 —
При эксплуатации необходимо отличать естественный износ
втулок, зависящий только от продолжительности работы дизеля,
от взноса преждевременного, вызываемого неудовлетворительным
обслуживанием, недоброкачественным материалом, недостатками
конструкций и монтажа. Так, в последнее время при эксплуата-
ции малооборотных судовых дизелей с турбонаддувом наблюда-
ются интенсивные износы цилиндровых втулок и колец, достигаю-
щие у втулок 5 мм, у колец 20 мм за 1000 ч работы.
Некоторые фирмы провели работы, направленные на устране-
ние повышенных износов (совершенствование системы наддува,
улучшение конструкции цилиндро-поршневой группы), что дало
некоторые положительные результаты. Однако полного устране-
ния интенсивных износов добиться не удалось. Это объясняется
тем, что износ втулок зависит от многих факторов: качества топ-
лива и масла, полноты сгорания топлива в цилиндре, режима рабо-
ты дизеля, качества и температуры охлаждающей воды (при по-
вышении температуры износ уменьшается), количества и располо-
жения во втулке масляных штуцеров и маслораспределительных
канавок, качества материала втулок и поршневых колец, продол-
жительности обкатки дизеля, числа пусков( при пусках износ вту-
лок в несколько раз выше, чем при работе на установившемся
режиме).
24
к повышенному износу втулок может привести вода, попавшая
в цилиндр с продувочным воздухом или через уплотнения втулок.
Вода ухудшает условия смазки цилиндров и способствует их ин-
тенсивному износу.
Характерным признаком начала интенсивного износа служит
появление на втулке (а также и поршневых кольцах) вертикаль-
ных темных полос и рисок, образование на поверхности головок
поршня нагара различной толщины, содержащего много металли-
ческих частиц. Очень важно заметить этот момент, так как обра-
зовавшаяся абразивная смесь приводит к износу поршневых ко-
лец и цилиндровой втулки за короткий промежуток работы ди-
зеля.
В условиях эксплуатации появление рисок и ненормальных из-
носов можно определить при периодических осмотрах цилиндров
(без вскрытия) через продувочные окна. Кроме того, установлено,
что в случае повышенного износа деталей отработавшее цилиндро-
вое масло приобретает темный (черный) цвет. Если отработан-
ное масло нанести на лист чистой бумаги и приблизить к нему по-
стоянный магнит, то при наличии в масле металла, лист притянется
к магниту, и это будет говорить о повышенном износе втулки и
колец.
Наличие металлической стружки в масле можно определить и
другим способом. Отработавшее масло наливают в стеклянный
сосуд, отстаивают его, и при помощи магнита определяют в нем
наличие металлической стружки.
. В случае обильного нагарообразования или появления призна-
ков интенсивного износа необходимо снизить нагрузку на небла-
гополучном цилиндре на 10—15% (от эксплуатационной), увели-
чив подачу масла до 1 г (э. л. с.-ч).
На цилиндре, подвергшемся интенсивному износу, необходимо
после вскрытия удалить наработок и глубокие продольные риски
(с поверхности втулки), изношенные кольца заменить. На поверх-
ность втулки, просматриваемую через продувочные окна, следует
нанести наждачным кругом легкие риски, что позволит контроли-
ровать характер дальнейшего износа.
Кроме износа от истирания, цилиндровые втулки могут иметь
общую деформацию, трещины и задиры рабочей поверхности,
коррозионные и кавитационные разрушения охлаждаемой поверх-
ности.
Общая деформация наблюдается в начальный период работы
новых втулок, в результате чего они изменяют свои геометриче-
ские размеры (появляется эллиптичность, бочкообразность, конус-
ность). Небольшая деформация появляется почти у всех новых
втулок. Признаком такого дефекта служит перемещение оси эл-
липса износа, при этом деформация втулки или исчезает, или пе-
ремещается по оси вдоль втулки.
Значительные деформации, особенно в верхней части, возника-
ют у втулки, с которой после отливки не были полностью сняты
усадочные напряжения. Эти напряжения исчезают примерно че-
25
рез 600—700 ч работы втулки. После работы дизеля в течение
3000—6000 ч деформация втулок обычно не наблюдается.
Деформация втулки в районе пояса уплотнения и по пере-
мычкам выпускных окон возникает вследствие неравномерных тем-
пературных напряжений в этом месте при плотной посадке втул-
ки и малом радиальном зазоре между посадочными буртами бло-
ка и втулки.
К деформации втулок может привести также перегрев посадоч-
ного пояса из-за повышенной нагрузки на цилиндр, ухудшение
охлаждения (засорение водяных каналов), неудовлетворительная
работа форсунок, загорание окон.
В результате деформации втулок на некоторых дизелях с кон-
турной продувкой («Зульцер», «Русский дизель», МАН) наблюда-
ется повышенный, а иногда и аварийный износ в районе пояса
уплотнения и по перемычкам выпускных окон, сопровождающий-
ся появлением характерных уступов (наработков).
В связи с нарушением цилиндричности втулки из-за темпера-
турной деформации в районе окон возможно заедание поршня и
возникновение трещин во втулке и рубашке. При этом наблюда-
ется повышенный износ поршневых колец, а иногда их по-
ломка.
Задиры и царапины зеркала втулки представляют собой не-
большие риски или глубокие и широкие борозды, располагающие-
ся на поверхности втулки. При таких повреждениях одновремен-
но со втулкой выходит из строя и поршень. Эти повреждения воз-
никают вследствие сухого трения на отдельных участках между
втулкой и поршнем. Повышение температуры трущихся частей,
увеличение рамеров поверхности трения и усиление трения вызы-
вают задир металла. В тяжелых случаях происходит полное за-
клинивание поршня во втулке.
Основные причины возникновения сухого трения — недостаточ-
ная смазка цилиндра, нарушение режима охлаждения втулки и
поршня, неудовлетворительная центровка поршня, недостаточные
тепловые зазоры между втулкой и поршнем и в замках колец, по-
падание нагара, мелких обломков колец или кромок выхлопных
и продувочных окон.
Задир втулки и поршня в двухтактном дизеле, кроме того, воз-
никает вследствие перегрева дизеля при загорании отработавше-
го масла в подпоршневой полости. Это явление почти всегда со-
провождается полным выходом из строя и втулки, и тронка порш-
ня. Причиной загорания масла является неправильная его дози-
ровка на цилиндрово-поршневую группу, низкое качество ком-
прессионных колец и неудовлетворительная очистка и вентиляция
подпоршневой полости.
Трещины на втулке обычно возникают в результате местного
перегрева. Поперечные трещины появляются вследствие заедания
поршня; продольные трещины — под действием повышенных дав-
лений сгорания и местного или общего резкого нарушения режима
охлаждения.
26
Трещины в плоскости под опорным фланцем могут быть у
втулок со значительно смещенными уплотнительными канавками.
При чрезмерной или неравномерной затяжке гайками шпилек,
крепящих крышу цилиндра, фланец втулки работает на срез и
изгиб одновременно, что приводит к образованию трещин. Особен-
но часто такие трещины появляются у главных дизелей фирмы
«Бурмейстер и Вайн». Для уменьшения изгибающего момента фир-
ма внесла изменения в конструкцию посадочных буртов цилиндро-
вой крышки и втулки (дизели 50VT2BF-110, 62VT2BF-140 и
74VT2BF-160).
Признаками появления водотечных трещин во втулке (а также
цилиндровой крышке) являются:
повышение температуры выходящей охлаждающей воды из по-
врежденного цилиндра;
резкие колебания (пульсация) давления охлаждающей воды,
повышение давления воды на всасывании;
интенсивное появление воздушных пузырьков в смотровых кон-
трольных стеклах системы охлаждения.
Цилиндровую втулку с трещиной необходимо заменить. Если
этого сделать нельзя, поврежденный цилиндр выключают из ра-
боты.
При наличии на рабочей поверхности цилиндровой втулки на-
работков, натиров, раковин, рисок, задиров, забоин и при отсут-
ствии мест с подплавленным металлом разрешается зачищать
втулку на месте, без выпрессовки, мелким карборундовым камнем
и наждачной промасленной бумагой, при условии обеспечения
всех допусков и учета пределов износа. Зачистку производят толь-
ко в поперечном направлении (продольная зачистка запрещается).
Разрешается оставлять без выведения риски и натиры общей
площадью не более 50 см2, глубиной 0,2 мм на длине 80 мм, а
также отдельные риски глубиной 0,5 мм и длиной не более 100 мм.
При эксплуатации дизелей бывают случаи, когда на втулках
и блоках со стороны охлаждения появляются местные разрушения,
похожие на линейные пустоты и раковины, или представляющие
собой пятна больших размеров, с наибольшим поражением в цент-
ре. Глубина раковин может достигать 6—7 мм, в отдельных случа-
ях поражения бывают сквозные.
Причинами указанных разрушений являются: электрохимиче-
ская коррозия, кавитационная эрозия, а чаще всего — то и другое.
К числу факторов, обуславливающих электрохимическую кор-
розию поверхностей, соприкасающихся с охлаждаемой водой, от-
носят:
коррозионную активность охлаждающей воды, определяемую
ее составом, применяемыми антифризами, температурой, скоростью
циркуляции и т. д.;
действие гальванопар в результате контакта разнородных ме-
таллов или металла с накипью.
Установлено, что присутствие в охлаждающей воде растворен-
ного кислорода или углекислоты приводит к коррозии охлаждаемой
27
поверхности деталей дизеля и к сужению проходов воды нз-за от-
ложений на них продуктов коррозии.
При нагреве воды с солями временной жесткости двууглекис-
лый кальций и магний разлагаются с образованием карбонатов и
углекислоты, которые способствуют усилению коррозии в связи с
возникновением местных гальванопар (в результате изменения
потенциала металла под накипью). К усилению коррозии приводит
и загрязнение охлаждаемой воды маслом за счет действия галь-
ванопар, которые возникают в результате разности потенциала на
участках поверхностей, покрытых и не покрытых масляной плен-
кой.
Разрушительное действие гальванопар можно значительно
уменьшить установлением протекторов на наиболее поражаемых
Рис. 7. Схема интенсив-
ности кавитационного
разрушения втулки
участках. Протекторы необходимо распо-
лагать так, чтобы направление движе-
ния ионов в образующихся гальваноэле-
ментах совпадало с направлением потока
охлаждающей жидкости.
Для малооборотных дизелей обычно
применяют цинковые протекторы, для
многооборотных — магнитные.
К числу наиболее серьезных повреж-
дений деталей, соприкасающихся с охлаж-
дающей водой, относят кавитационные
разрушения.
Кавитация—процесс образования па-
ро-газовых пузырьков в зоне минималь-
ного давления и последующего уничто-
жения их в зоне повышенного давления,
происходящий в пограничной области.
Эрозия — это процесс отрыва частиц металла в результате
кавитации.
Кавитационной эрозии наиболее подвержены втулки и блоки
многооборотных тронковых дизелей. Эрозия возникает от высоко-
частотной вибрации цилиндровой втулки в результате так называе-
мой «перекладки» поршня и изменения силы, прижимающей его
к стенке втулки.
Кавитационные разрушения располагаются на отдельных уча-
стках поверхности втулки и занимают определенное положение по
отношению к направлению потока охлаждающей воды и направ-
лению вращения вала (по стрелке 4, рис. 7). Наибольшие разру-
шения бывают всегда на участках 1 поверхности втулки, испыты-
вающих максимальное давление поршня во время рабочего хода.
Противоположная сторона 2 повреждается в меньшей степени.
В последнюю очередь поражения появляются на участках втулки,
расположенных в плоскости, параллельной оси коленчатого ва-
ла 3. Поверхности, обращенные к впуску охлаждающей воды, под-
вергаются более интенсивному разрушению, чем поверхности со
стороны выхода.
28
Первостепенную роль в появлении кавитационных разрушений
отводят вибрации втулок. Интенсивность разрушений зависит от
температуры и скорости охлаждающей воды и формы распределе-
нпя потока.
Исследования показывают, что превалирующую роль в разру-
шении деталей, соприкасающихся с охлаждающей водой, играет
механический фактор — циклическое воздействие на металл кави-
тационных пузырьков, которое усиливается агрессивным характе-
ром среды. Объясняется это следующим.
В определенных условиях продукты коррозии могут создать
защитную пленку, предохраняющую поверхность от дальнейшего
воздействия агрессивной среды. При параллельном действии кави-
тационной эрозии продукты коррозии на поверхности не удержи-
ваются, защитная пленка разрушается. Поэтому на поверхности
металла, подвергающейся разрушаемому действию кавитации, про-
цессы коррозии усиливаются, способствуя интенсификации разру-
шения в целом.
Наиболее эффективными мерами по предотвращению электро-
химической коррозии и кавитационной эрозии втулок и блоков
дизелей в эксплуатационных условиях являются:
регулярная очистка полостей охлаждения от продуктов корро-
зии и накипи, окраска поверхностей антикоррозионным составом;
уменьшение вибрации втулки путем обеспечения минимального
зазора между поршнем и втулкой;
максимально возможное повышение температуры охлаждающей
воды при скорости потока не выше 4 м/сек (повышение темпера-
туры, увеличивающее давление пара в кавитационных пузырьках,
ослабляют их удары, так как снижается разница давлений);
хромирование втулки;
установка протекторов;
добавление в охлаждающую воду ингибиторов (нитрат натрия,
хромат калия, масляный ингибитор, желатин и др.).
Цилиндровая втулка — наиболее дорогостоящая деталь дизеля,
и поэтому в эксплуатации необходимо следить за ее сохранностью.
Кроме рассмотренных, можно рекомендовать следующие пути
снижения интенсивных износов цилиндровых втулок:
для улучшения условий смазки цилиндра и увеличения подвиж-
ности колец использовать масла, обладающие необходимой термо-
окислительной стабильностью и высокими противоизносными и
антинагарными свойствами. Выбирать марку п качество цилиндро-
вого масла в зависимости от качества топлива (содержания серы);
цилиндровое масло подавать в дозировке, рекомендованной
дизелестроительным заводом, в зависимости от щелочности масла
и содержания серы в топливе. Регулярно проверять величину по-
дачи масла каждым штуцером, один раз в год очищать систему
цилиндровой смазки от отложений;
для- обеспечения приемлемых температур рабочих поверхностей
втулки, поршня и колец поддерживать спецификационное значение
давления наддува (коэффициента избытка воздуха). После каждо-
29
го рейса очищать воздушные фильтры, а проточную часть и кры-
латку турбокомпрессора — не реже чем через 6000 ч работы;
для улучшения распределения смазки по поверхности втулки
маслораспределительные канавки делать под углом 15—16° к го-
ризонтам вниз от каждого смазочного отверстия до пересечения
со следующей канавкой (см. рис. 3);
для обеспечения эффективного сгорания топлива и уменьшения
асимметрии температурного поля втулки строго выдерживать реко-
мендации фирм по предельно допустимому износу сопловых отвер-
стий форсунок;
для снижения общей напряженности цилиндрово-поршневой
группы (ЦПГ) дизеля избегать тепловых перегрузок при плавании
во льдах и при швартовных операциях;
для предотвращения выпадания влаги в воздушном рессивере
при повышенной влажности и низких температурах наружного
воздуха поддерживать температуру воздуха перед цилиндрами на
5—6° С выше точки росы. Выпадание влаги можно контролировать,
если заменить металлические лючки над воздухоохладителем на
лючки из плексиглаза. При температуре продувочного воздуха
24° С и ниже возможно выпадание влаги в рессивере;
во избежание коррозии зеркала цилиндра из-за конденсации
влаги на стоянке периодически в течение 4 ч после остановки
дизеля и в дальнейшем не реже одного раза в сутки проворачи-
вать дизель с одновременной прокачкой лубрикаторов цилиндровой
смазки;
после ремонта и моточистки дизеля детали цилиндрово-поршне-
вой группы обкатывать (прирабатывать) на сниженной мощности
и рекомендованном масле.
Когда износ втулки достигает предельно допустимой величины
(0,4—0,8% диаметра) или втулка приобретает недопустимую эл-
липтичность, конусность и поддерживать удовлетворительные
условия работы цилиндра становится затруднительно, втулку сле-
дует заменить. Расточку втулки обычно не делают, так как при
этом увеличиёается ее диаметр и требуется установка нового
поршня с увеличенным диаметром.
Демонтаж цилиндровой втулки производят не только при ее
замене, но и при контрольных вскрытиях, необходимых для осмот-
ра цилиндра со стороны охлаждения.
Для выпрессовки втулки используют специальные приспособле-
ния, поставляемые заводом-строителем или изготовленные на суд-
не. После выемки втулку и блок очищают от ила, ржавчины, наки-
пи и других отложений.
Опорные поверхности фланца втулки притирают к блоку. Если
в дизеле применяют проставочные кольца, то плоскости прилегания
последних притирают к блоку и к фланцу втулки. Правильно
посаженная втулка не должна иметь зазора между опорными по-
верхностями (щуп толщиной 0,03—0,04 мм не должен проходить
между ними). Кольцевой зазор в нижней части между уплотни-
тельным кольцом блока и втулки должен быть равномерным.
30
Перед установкой втулки внутренние поверхности зарубйшеч-
ного пространства окрашивают водостойкой краской, кроме
посадочных поясков, которые смазывают жиром- или жидким
мылом. -----
Перед запрессовкой втулки на место (как новой, так и бывшей
в работе) рекомендуется ее опустить в цилиндр без резиновых
уплотнительных колец для проверки посадки втулки на опорной
поверхности блока и качества уплотнения красномедного кольца.
При правильном размере красномедного пояска втулка без
уплотнительных резиновых колец садится на место при легком
покачивании. На пояске по всей окружности будут видны следы
соприкосновения с блоком. Если таких следов нет, необходимо
высоту пояска поднять, прочеканив его в средней части. Втулку
нельзя ставить на место с большим усилием. Если она садится
туго, надо ее поднять и шабером снять выступающие места на
красномедном пояске.
На подготовленную для посадки в блок втулку необходимо
надеть резиновые уплотнительные кольца, смазанные жиром, мы-
лом или вазелином. Резиновые кольца должны надеваться на
втулку с небольшим натягом и сидеть в канавках, плотно облегая
втулку. Очень важно, чтобы резиновые кольца не полностью за-
полняли свои канавки и не были сильно зажаты в них. Кольца
должны выступать над поверхностью втулки не более чем на 1 мм.
Если диаметр резинового кольца велик и нет необходимого разме-
ра, следует вырезать участок кольца и склеить резиновым клеем
концы внахлест. Если диаметр резинового кольца больше требуе-
мого на 10%, надо отрезать 20% длины кольца и т. д. В этом
случае диаметр резины уменьшится до требуемой величины за счет
растяжки кольца.
После подготовки втулку ориентируют по цилиндровому блоку.
Необходимо следить за тем, чтобы не сместить впускные и проду-
вочные окна по отношению к блоку, а также отверстия для сма-
зочных штуцеров. Для облегчения этой работы на фланце втулки
и на блоке имеются риски (в некоторых типах дизелей имеется
проушина с отверстием и направляющий стержень).
Окончательную посадку втулки производят поджатием цилинд-
ровой крышки или с помощью специального приспособления. Затем
обмеряют втулку в районе посадочных мест, чтобы убедиться, что
втулка села нормально и сжатия ее не произошло. Уменьшение
диаметра втулки после запрессовки более чем на 0,02—0,03 мм не
допускается.
Цилиндровый блок опрессовывают водой на давление, соответ-
ствующее рекомендации завода-строителя (3—6 кгс/см2).
Перед гидравлическим испытанием блока крышку цилиндра за-
крепляют на месте штатными шпильками; также должны быть
поставлены на место смазочные штуцеры (на новых прокладках).
Возможные пропуски воды наблюдают по опорному фланцу
втулки, по внутренней поверхности втулки и через продувочный и
выхлопной коллекторы в районе окон.
31
Проверка положения поршня относительно оси втулки в трех
положениях поршня при прижатом ползуне дает представление о
том, какое положение заняла втулка относительно оси цилиндра
и поршня. Если ремонт производился заводом, правильность уста-
новки втулки определяют по струне.
§ 7. ЦИЛИНДРОВЫЕ КРЫШКИ, АНКЕРНЫЕ СВЯЗИ
Крышки цилиндров изготавливают индивидуальными и в
виде блока (высокооборотные дизели), цельными и составными,
нормальными (четырехтактные дизели), утопленными (дизели
«Бурмейстер и Вайн») и колпачковыми (дизели МАН, «Сторк»).
Рис. 8. Поперечный разрез крышки, втулки и поршня дизеля
«Бурмейстер и Вайн» марок K98FF (слева) и 84VT2BF180 (справа)
В некоторых вспомогательных дизелях (типа «Бурмейстер и
Вайн») крышку отливают заодно с втулкой.
Крышки дизелей типа «Бурмейстер и Вайн» (рис. 8) обеспечи-
вают хорошее охлаждение камеры сгорания и благоприятные усло-
вия для верхнего бурта втулки. В крышке установлены форсунки 2
и выпускной клапан 3. Для предотвращения проникновения горя-
чих газов к уплотнительным буртам втулки на крышке 1 имеется
паз, в который устанавливают разрезное уплотняющее кольцо 4.
32
Эффективность работы кольца зависит от правильности его уста-
новки. Кольцо не рекомендуется расхаживать и поворачивать.
При замене новое кольцо разрезают в одном месте, подгоняют
подпиловкой торцов и устанавливают в крышке на высоте В, рав-
ной 2 мм (рис. 9). Величину зазора а между уплотняющим коль-
цом и канавкой в крышке устанавливают 0,05—0,1 мм.
Перед установкой крышки двигате-
ля «Бурмейстер и Вайн» пространство,
находящееся выше уплотняющего коль-
ца, должно быть заполнено пастой
«Аппексиор». Если такой пасты нет,
можно использовать смесь, состоящую
из цилиндрового масла и графита.
Крышки колпачкового типа делают
из двух частей (рис. 10). Нижнюю
часть 2, подвергающуюся действию вы-
соких температур, отливают из молиб-
деновой стали, верхнюю часть 1 — из
чугуна. В этих крышках огневое дни-
ще разгружаемся от изгибающих на-
Рис. 9. Установка уплотняю-
щего кольца крышки дизеля
«Бурмейстер и Вайн»
пряжений, возникающих от давления
газов, создаются хорошие условия для
отвода тепла от камеры сгорания. Од-
нако бурт втулки находится в неблаго-
приятных условиях. Для герметизации камеры сгорания между
крышкой и рабочей втулкой на верхнем фланце втулки 4 в коль-
цевую выточку 3 устанавливают красномедную или медно-асбес-
товую прокладку, на которую опирается кольцевой бурт крышки.
Рис. 10. Крышка дизеля МАН K9Z70/120
2-1799
33
В колпачковых крышках охлаждается только нижняя часть
(собственно крышка). Назначение верхней части (колпака) —
прижать крышку к втулке и обеспечить достаточную жесткость.
В дизелях типа МАН колпак прилегает к крышке не всей по-
верхностью, а лишь тремя концентрическими буртами разной высо-
ты. До установки на втулку верхняя часть крышки опирается на
нижнюю только внутренним буртом. Между средним буртом и
крышкой обязательно должен быть зазор 0,1—0,12 мм, а между
наружным и крышкой — 0,2—0,25 мм (см. рис. 10). Если этих за-
зоров нет, то при обжатии крышки средняя часть колпака будет
деформироваться, что может привести к появлению трещин на
огневой поверхности в районе форсуночного отверстия.
В связи с тем, что колпак крышки, установленной на двига-
тель, все время находится в деформированном состоянии, упру-
гость материала постоянно теряется и зазоры до посадочным бур-
там уменьшаются или исчезают вообще. Поэтому периодически,
через 8000—12 000 ч работы двигателя, необходимо проверять на-
личие зазоров и при необходимости восстанавливать их проточкой
верхнего колпака. Запасные крышки перед установкой также не-
обходимо проверять на наличие этих зазоров. Накипь или грязь
на опорных буртах у крышки, находящейся в работе, указывает
на плохое прилегание колпака к крышке.
В крышках дизелей «Зульцер» (рис. 11) имеется центральная
вставка 4, в которой размещены форсунки 2, пусковой 3 и пред-
охранительный 1 клапаны. Это упрощает конструкцию и ремонт
крышки, улучшает механические и температурные условия ее
работы.
Для разгрузки основной части крышки от дополнительных из-
гибающих напряжений, возникающих при затяжке шпилек, на
крышках дизелей 8ДР43/61 и . «Фиат» имеется стальной кованый
бандаж.
Для герметизации камеры сгорания между крышкой и блоком
цилиндра помещают отожженные красномедные или медно-асбе-
стовые прокладки. Плотность соединения крышки с блоком у
дизелей без прокладок достигается за счет раздельной притирки
этих поверхностей по калибру.
К наиболее распространенным дефектам цилиндровых крышек
относятся трещины. Главными причинами их образования являют-
ся перегрузка дизеля (цилиндра), недостаточное или неравномер-
ное охлаждение, неравномерная или чрезмерная затяжка крепеж-
ных шпилек, повышенное давление газа в цилиндре, быстрая на-
грузка недостаточно прогретого дизеля и др.
В нижних частях крышки трещины возникают в основном
вследствие температурных, а в верхних (наружных) —механиче-
ских напряжений (например, при неравномерной или чрезмерной
затяжке шпилек).
К числу повреждений крышек относится также их обгорание.
Степень обгорания выявляют с помощью шаблона, изготовленного
из листовой стали по конфигурации днища крышки или чертежу.
34
Рис. 11. Крышка, поршень и втулка дизеля «Зульцер» типа RND
к мерам, предупреждающим повреждения крышек и увеличи-
вающим срок их службы, относятся: периодическая (согласно
графику) очистка охлаждающих полостей от накипи и шлама, а
огневой камеры — от нагара; тщательный осмотр с целью обна-
ружения трещин.
Накипь удаляют кислотным раствором или механическим спо-
собом одновременно с очисткой блока.
Трещины находят визуально с помощью лупы или опрессовкой
i , (надо помнить, что некоторые трещины можно обнаруживать лишь
[ .. при нагретом состоянии крышки). В эксплуатационных условиях
признаками появившихся трещин является: повышение темпера-
[ туры отходящей охлаждающей воды и снижение температуры вы-
i пускных газов; появление на крышке потеков или налетов солевых
1 отложений.
2*
35
В колпачковых крышках охлаждается только нижняя часть
(собственно крышка). Назначение верхней части (колпака) —
прижать крышку к втулке и обеспечить достаточную жесткость.
В дизелях типа МАН колпак прилегает к крышке не всей по-
верхностью, а лишь тремя концентрическими буртами разной высо-
ты. До установки на втулку верхняя часть крышки опирается на
нижнюю только внутренним буртом. Между средним буртом и
крышкой обязательно должен быть зазор 0,1—0,12 мм, а между
наружным и крышкой — 0,2—0,25 мм (см. рис. 10). Если этих за-
зоров нет, то при обжатии крышки средняя часть колпака будет
деформироваться, что может привести к появлению трещин на
огневой поверхности в районе форсуночного отверстия.
В связи с тем, что колпак крышки, установленной на двига-
тель, все время находится в деформированном состоянии, упру-
гость материала постоянно теряется и зазоры ио посадочным бур-
там уменьшаются или исчезают вообще. Поэтому периодически,
через 8000—12 000 ч работы двигателя, необходимо проверять на-
личие зазоров и при необходимости восстанавливать их проточкой
верхнего колпака. Запасные крышки перед установкой также не-
обходимо проверять на наличие этих зазоров. Накипь или грязь
на опорных буртах у крышки, находящейся в работе, указывает
на плохое прилегание колпака к крышке.
В крышках дизелей «Зульцер» (рис. 11) имеется центральная
вставка 4, в которой размещены форсунки 2, пусковой 3 и пред-
охранительный 1 клапаны. Это упрощает конструкцию и ремонт
крышки, улучшает механические и температурные условия ее
работы.
Для разгрузки основной части крышки от дополнительных из-
гибающих напряжений, возникающих при затяжке шпилек, на
крышках дизелей 8ДР43/61 и «Фиат» имеется стальной кованый
бандаж.
Для герметизации камеры сгорания между крышкой и блоком
цилиндра помещают отожженные красномедные или медно-асбе-
стовые прокладки. Плотность соединения крышки с блоком у
дизелей без прокладок достигается за счет раздельной притирки
этих поверхностей по калибру.
К наиболее распространенным дефектам цилиндровых крышек
относятся трещины. Главными причинами их образования являют-
ся перегрузка дизеля (цилиндра), недостаточное или неравномер-
ное охлаждение, неравномерная или чрезмерная затяжка крепеж-
ных шпилек, повышенное давление газа в цилиндре, быстрая на-
грузка недостаточно прогретого дизеля и др.
В нижних частях крышки трещины возникают в основном
вследствие температурных, а в верхних (наружных) — механиче-
ских напряжений (например, при неравномерной или чрезмерной
затяжке шпилек).
К числу повреждений крышек относится также их обгорание.
Степень обгорания выявляют с помощью шаблона, изготовленного
из листовой стали по конфигурации днища крышки или чертежу.
34
1 ( К мерам, предупреждающим повреждения крышек и увеличи-
I вающим срок их службы, относятся: периодическая (согласно
J графику) очистка охлаждающих полостей от накипи и шлама, а
огневой камеры — от нагара; тщательный осмотр с целью обна-
' ружения трещин.
Рис. И. Крышка, поршень и втулка дизеля «Зульцер» типа RND
I Накипь удаляют кислотным раствором или механическим спо-
; собом одновременно с очисткой блока.
Трещины находят визуально с помощью лупы или опрессовкой
i (надо помнить, что некоторые трещины можно обнаруживать лишь
' .. при нагретом состоянии крышки). В эксплуатационных условиях
признаками появившихся трещин является: повышение темпера-
туры отходящей охлаждающей воды и снижение температуры вы-
пускных газов; появление на крышке потеков или налетов солевых
отложений.
2*'
35
Очень важное значение имеет правильность затяжки гаек шпи-
лек, крепящих крышки к блоку. Гайки нужно подтягивать равно-
мерно в определенной последовательности: сначала две диамет-
рально противоположные гайки, затем две другие, расположенные
по другой диагонали, после чего — промежуточные гайки и т. д.
Зажимать гайки следует не менее чем за три приема, оконча-
тельно обжимать — при помощи ключа и надетой на него трубы,
согласно инструкции по обслуживанию двигателя. Во всяком слу-
чае затягивать крышку необходимо с усилием, не превышающим
максимальное рабочее давление газов на крышку более чем в
1,2 раза. При отсутствии рекомендаций завода-строителя затяжку
следует делать ключом с рычагом, равным 15—18 диаметрам за-
тягиваемой гайки, применяя усилие двух человек.
Силу затяжки ориентировочно можно определить из выражения
р______________________ (1,25-г-1,5)рг
где pz — максимальное давление сгорания в цилиндре, кгс/сл2;
2Ш — количество шпилек на крышке.
Между телом шпильки и отверстием в крышке должен быть
зазор не менее 1—2 мм. При этом зазор должен приходиться на
сторону, обращенную к центру, что обеспечит свободное расшире-
ние крышки при ее нагревании.
При осмотрах крышки (блока) необходимо обращать внимание
на состояние цинковых протекторов. Разрушенные протекторы под-
лежат замене. Протектор должен иметь надежный контакт с защи-
щаемой поверхностью. Отсутствие разъедания указывает на плохой
контакт протекторов с крышкой (блоком).
Пропуски газов из-под крышки могут привести к прогоранию
уплотнительных прокладок и буртов цилиндровой втулки. Если
поджатием гаек не удастся устранить прорыв газов, то надо снять
крышку и осмотреть прокладки и опорные поверхности. При не-
обходимости следует заменить прокладку новой (отожженной) или
притереть опорные поверхности крышки и втулки по шаблону.
Поджатие гаек крышки допускается только на неработающем
двигателе.
Неудовлетворительное регулирование рабочего процесса двига-
теля— довольно частая причина повреждения его крышки. Поэто-
му необходим систематический контроль за рабочим процессом
в цилиндрах (индицирование, наблюдение за температурой вы-
пускных газов, замер давлений сжатия и горения).
Не менее важно соблюдение рекомендаций завода-строителя по
режиму охлаждения крышки двигателя.
Сокращение числа реверсов — также способ удлинения срока
службы цилиндровых крышек.
При профилактических вскрытиях и осмотрах цилиндров, кроме
очистки водяной полости от шлама и накипи, исправляют резьбу
шпилек, притирают посадочные места под корпуса клапанов, фор-
сунок, заменяют поврежденные шпильки и болты, устраняют кор-
36
розионные разъедания. В отдельных случаях устраняют тре-
щины.
После ремонта или замены крышки подвергают гидравличе-
скому испытанию. Со стороны камеры сгорания крышки испыты-
вают на давление 1,5 рг , а со стороны полости охлаждения—на
давление, равное 1,5 рабочего давления в системе охлаждения,
т. е. на 5—6 кгс/слг2. Необходимо также проверить высоту камеры
сжатия.
Анкерные связи соединяют цилиндр, станину и фунда-
ментную раму, разгружая их от растягивающих напряжений, вы-
званных давлением газов в цилиндре дизеля. При большой высоте
дизеля анкерные связи могут состоять
ных между собой муфтой.
Анкерные связи затягивают с
большим усилием, обеспечивающим
плотное соединение деталей остова
при наибольшем давлении в цилинд-
рах.
Нормальная эксплуатация дизе-
ля обеспечивается равномерной и
достаточной затяжкой анкерных
связей (в соответствии с инструкци-
ей завода-строителя) с помощью
пружинного тарированного или ди-
намометрического ключа. В совре-
из двух частей, соединен-
Рис. 12. Контроль удлинения ан-
керной связи при помощи линей-
ного индикатора
в цилиндре- гидравлического
менных дизелях связи затягивают
гидравлическими домкратами, уста-
навливая их на две связи одновре-
менно. Равноме{Тная затяжка свя-
зей обеспечивается при создании
домкрата давления, указанного заводом, а при отсутствии реко-
мендации — по указанным удлинениям связей.
При установке анкерной связи сначала навертывают нижнюю
гайку, следя за тем, чтобы она плотно прилегала к фрезированной
плоскости машинного фундамента. Затем предварительно обжима-
ют легким ключом верхнюю гайку. Отцентровав связь по верх-
нему отверстию и проверив плотность прилегания верхней гайки
к блоку цилиндра (щупом), приступают к окончательному обжа-
тию связи (предварительно ослабив болты рамовых подшипни-
ков) .
Удлинение связи контролируют по ее торцевой части с помо-
щью линейного индикатора 4 (рис. 12), установленного на верхней
плоскости блока 1. Стержень индикатора упирают в торец связи 3
и снимают показание на циферблате. Затем с помощью трубы,
надетой на ключ, постепенно завертывают гайку 2 связи до тех
пор, пока линейный индикатор не покажет удлинение связи на
необходимую величину (согласно инструкции).
При затяжке гаек анкерной связи с помощью гидравлического
домкрата ходовую часть домкрата — поршень навертывают на
37
резьбу анкерной связи 1 выше гайки 2 (рис. 13). Домкрат уста-
навливают одновременно на две связи; опорной частью 3 он дол-
жен плотно прилегать к цилиндровому блоку.
Удалив воздух из домкрата, насосом создают в нем давление
масла, которое контролируют манометром 4. Давление повышают
до тех пор, пока зазор между плоскостью гайки и блоком не будет
равен нужной величине удлинения связи. После этого анкерную
гайку быстро завертывают до полного прилегания к блоку.
Давление масла, при котором получили заданную вытяжку свя-
зи, фиксируют и записывают (некоторые заводы величину давле-
ния указывают в инструкции по эксплуатации). В дальнейшем,
зная при каком давлении масла получается необходимая вытяжка
анкерной связи, проверка может происходить более быстро и с
наименьшей затратой труда.
Данные для затяжки анкерных связей некоторых главных дизе-
лей, рекомендованные заводами-строителями, приведены в табл. 4.
38
Таблица 4
Данные для затяжки анкерных связей
Марка дизеля Давление в гидравличес- ком домкра- те, кгс!см* Удлинение анкерной связи, мм
50VTBF .1;10 '(ДКРН 50/1U0) 350
62VT2BF |140 (ДКРН 62/140) 450 —
74VT2BF 460 (ДКРН 74/160) 700 —
KZ 57/80 (ДКРН 57/80) — 11,34
KZ 70/120 (ДКРН 70/120) — 2,26
KZ 78/140 (ДКРН 78/140) — 2,6
RD 68 (ДКРН 68/125) 3,6
RD 76 (ДКРН 76/165) 450 4,2
RD 90 (ДКРН 90/155) — 4,4
8SV 55 .и А (8ЧРН 36,5/55) — 0,68
При отсутствии заводских данных о величине удлинения связи
при затяжке последнюю ориентировочно можно определить из вы-
ражения
\ ; 'РzaiL
Ef ’
где Рзат —усилие затяжкн связи, кгс;
L — длина связи между гайками, см;
Е— модуль упругости материала связи (для стали
Е = 2,2'106 кгс!см2);
f — площадь поперечного сечения связи, см2;
р — (1,Зн-1,5)~Р3рг
1 зат— ъсе,
где D — диаметр цилиндра, см;
pz — максимальное давление сгорания в цилиндре, кгс/см2-,
п— число связей одного цилиндра.
При затяжке анкерных связей необходимо соблюдать строгую
последовательность, указанную в инструкции по эксплуатации ди-
зеля.
Проверить натяжение связи во время эксплуатации можно по
звуку (после удара молотком по верхней гайке). Чистый металли-
ческий звон показывает, что связь достаточно напряжена. Однако
это не исключает проверки затяжки связей в сроки, рекомендован-
ные заводской инструкцией.
В условиях эксплуатации правильность затяжки связи удобнее
всего проверять при помощи гидравлического домкрата по реко-
мендованным давлениям.
Если натяжение связи недостаточно, то в результате усилия,
создаваемого давлением масла на поршни гидравлического дом-
крата, анкерная связь удлинится и между гайкой и опорной по-
39
верхностью цилиндрового блока появится зазор. Для его устране-
ния гайку связи подтягивают. ।
Если связь перетянута, гайка (при создании рекомендованного [
давления в домкрате) окажется туго затянутой. В этом случае J
давление масла поднимают выше рекомендованного (до ослабле- (
ния анкерной гайки) и приотдают ее. Затем давление снижают до
нуля и вторично поднимают до рекомендованного. Зазор между
анкерной гайкой и блоком устраняют подвертыванием гайки.
После окончательной затяжки связей проверяют плотность
прилегания верхних анкерных гаек к цилиндровому блоку, а ниж-
них — к фундаментной раме. Щуп толщиной 0,05 мм не должен /
проходить под гайку. В случае обнаружения зазора необходимо
подогнать опорную поверхность и повторно проверить затяжку »
гайки. t
Закончив проверку затяжки анкерных связей, обжимают болты [
рамовых подшипников до меток, установленных перед их отдачей ,
(сделанных в начале проверки затяжки связи), и проверяют рас- f
кеп коленчатого вала. Если раскеп больше допустимого предела, I
линию коленчатого вала выпрямляют обычным способом (подгон- I
кой рамовых подшипников). Уменьшение раскепа путем изменения |
натяжения анкерной связи недопустимо. ,
Первую проверку натяжения анкерных связей (после постройки
судна) рекомендуется проводить через 1000 ч работы дизеля, по-
следующие— через 5000—6000 ч. |
i
§ 8. ПОРШНИ И ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА
Поршни изготовляют цельными (при диаметре цилиндров до
400 м'м) и составными (в крупных дизелях). Цельные поршни де-
лают из чугуна, стали или алюминиевых сплавов. Головки состав- I
ных поршней изготовляют чугунными, стальными литыми или кова-
ными, а тронки (направляющие) —чугунными.
Головки поршня с тронком соединяют при помощи шпилек или
гаек, расположенных внутри или снаружи поршня в специальных
углублениях. В поршне протачивают канавки для уплотнительных
и маслосъемных колец.
Для уменьшения износов поршневых канавок и ускорения вос-
становления их размеров у стальных головок некоторых дизелей
(«Бурмейстер и Вайн» и др.) под уплотнительными кольцами уста-
навливают чугунные полукольца с развальцовкой в ручьях или
применяют наборные вставки (дизели «Гетаверкен»).
Конструкции поршней некоторых главных дизелей см. на
рис. 8, 1'1.
У дизелей с небольшим диаметром поршня (до 200 мм) отвод
тепла от днища поршня происходит в основном через уплотнитель-
ные кольца. При диаметре поршня до 300 мм он охлаждается мас-
лом, которое поступает от головного соединения и разбрызгивает-
ся специальной насадкой или заполняет полости охлаждения с по-
40
Рис.
боты
ного
14. Схема ра-
компрессион-
кольца
мощью шарнирно-телескопического устройства (дизель ДР 30/50
и др.). В крупных дизелях охлаждающая жидкость (вода или мас-
ло) подводится к головке поршня телескопическим или шарнирным
устройством.
Для ускорения приработки поршни высокооборотных дизелей
покрывают оловом толщиной 0,01—0,02 мм. На тройках поршней
малооборотных дизелей в специальные ка-
навки закатывают и расчеканивают 1—2
кольца из свинцовистой бронзы с диамет-
ром несколько большим, чем тронк. Эти
кольца также улучшают приработку порш-
ня и втулки.
На поршень устанавливают 3—6 уплот-
нительных и 1—2 маслосъемных кольца.
Уплотнительные кольца обеспе-
.чивают плотность йоршня в цилиндре и
предотвращают прорыв газа из камеры
сгорания в картер. Они служат также для
отвода тепла от поршня к втулке и для рас-
пространения масла по поверхности втулки
цилиндра.
При хорошем состоянии колец и цилинд-
ровой втулки газоуплотнение может быть
обеспечено всего 2—3 кольцами. Большее
количество ставят для обеспечения доста-
точного теплоотвода от поршня и для сохра-
нения работоспособности дизеля в случае
выхода из строя одного из колец.
Уплотняющее действие колец обеспечи-
вается их прижатием к втулке благодаря их
упругости и наличию лабиринта кольцевых
пространств (рис. 14). Газы, попадая в ка-
навку поршня, прижимают кольцо к втулке.
Причем, первое кольцо прижимается с дав-
лением, равным давлению газа в цилиндре.
В дальнейшем давление газа в лабиринтах
уменьшается.
Маслосъемные кольца служат
для равномерного распределения масла по
поверхности втулки 1 и удаления излишнего
масла. Удаление масла (рис. 15) происхо-
дит по скосу на торцевой поверхности мас-
лосъемного кольца 2, обращенного к цилиндру. Под ручьями (ка-
навками) маслосъемных колец имеются кольцевые выточки и ра-
диальные сверления 4 в тронке поршня 3 для отвода масла.
Маслосъемные кольца обычно ставят на конце тронка поршня.
В высокооборотных тронковых дизелях часто одно маслосъемное
кольцо-помещают под поршневым пальцем после уплотнительных
колец. В этом-случае частично или полностью устраняется насос-
41
2
1
3
Рис. 15. Схема работы
маслосъемного кольца
ное действие уплотнительных колец (перекачка масла в камеру
сгорания).
Конструкция уплотнительных колец может быть различной.
Чаще всего применяют кольца прямоугольной формы в сечении.
На рабочих торцах кольца имеют фаски, способствующие образо-
ванию масляного клина.
Замки поршневых колец могут быть прямыми (у высокооборот-
ных дизелей), косыми с наклоном к горизонтали в 45 и 60°, закры-
тыми или открытыми, внахлестку. Устанавливают кольца или с
одинаковыми замками, или верхние — косые, а нижние — внахлест-
ку (дизели «Бурмейстер и Вайн»), Иногда у двухтактных дизелей
предусматривают фиксацию колец «коксами» (штифтами) с раз-
мещением замков в районе перемычек окон во втулке.
Для предупреждения аварийных повреждений и износов порш-
ни подлежат периодической ревизии согласно плану-графику про-
филактических осмотров, разработанному на основе рекомендации
завода-строителя. Поршни вспомогательных дизелей осматривают
через 1500—3000, главных — через 3000—8000 ч работы.
Осмотр и очистку поршня производят после выемки его из ци-
линдра и отделения шатуна. Перед очисткой поршня от нагара и
сажи необходимо предварительно его осмотреть. Поршень должен
иметь однообразную матовую поверхность. Имеющиеся насветлен-
ные и натертые места (натиры) указывают на плохое прилегание
поршня к рабочей втулке или его перекос.
При ревизии поршень тщательно очищают от нагара и сажи,
'осматривают, производят необходимые обмеры, все обнаруженные
дефекты устраняют.
К числу наиболее часто встречающихся дефектов деталей
поршневой группы, которые могут возникнуть в процессе эксплуа-
тации, относятся: трещины на головках и тройках; задиры и заеда-
ния поршня; износ направляющей части поршня (тронка); износ
поршневых канавок; износ и поломка поршневых колец и др.
Трещины в поршне могут быть поверхностные и сквозные, на
днище и тронке. Появление трещин на днище поршня возможно
при: значительном тепловом напряжении; перегреве головки из-за
неисправности системы охлаждения, случайного перекрытия кла-
панов охлаждения или значительных отложений в полости охлаж-
дения; быстрой нагрузке непрогретого дизеля; неудовлетворитель-
ном регулировании процесса сгорания топлива в цилиндре (высо-
кое pz ); нарушении угла распыла и дальнобойности струи топли-
ва при впрыске.
При наличии сквозных трещин газ проникает в охлаждающую
полость головки, перегревает охлаждающую жидкость и нарушает
нормальную циркуляцию в системе охлаждения поршня.
Когда давление газа в цилиндре становится ниже давления
охлаждающей жидкости, наоборот, жидкость протекает в цилиндр
по этим трещинам. В таких случаях особенно опасная ситуация
складывается, если в качестве охлаждающей жидкости использу-
ется масло. Масло, попав в цилиндр, частично сгорает вместе с
42
топливом, а частично выбрасывается в выпускной и продувочный
коллекторы. Если масло поступает в цилиндр в большом количе-
стве, то в результате преждевременных вспышек возникают тяже-
лые глухие удары, могущие привести к разрушению поршня.
Признаком появления в газовом тракте несгоревшего масла яв-
ляется наличие темно-голубого дыма в выпускных газах. Дефект-
ный цилиндр определяют путем открытия индикаторных кранов.
При попадании масла в цилиндр температура выпускных газов в
нем повышается.
При первых же признаках появления сквозных трещин дизель
должен быть немедленно остановлен.
Трещины на тронке возникают при сильных заеданиях и зади-
рах поршня вследствие: перегрузки дизеля; нарушения охлаждения
поршня; поломки поршневых колец; перекоса деталей группы дви-
жения; недостаточного зазора между поршнем и втулкой; нагрева
поршневых колец; значительного нагарообразования в цилиндре
(при чрезмерной смазке, плохом качестве масла, неудовлетвори-
тельном процессе сгорания); деформации рабочей втулки; быстрой
нагрузки непрогретого дизеля; недостаточности или полного пре-
кращения смазки цилиндра через штуцеры; недостаточной обкатки
дизеля и т. д.
Момент возникновения задира поршня зафиксировать очень
трудно, обычно обнаруживают лишь его последствия. Однако при
внимательном наблюдении за работающим дизелем обнаружить
некоторые признаки появления задира все же можно. Так, при
заедании и задире поршня повышается температура охлаждающей
воды в аварийном цилиндре, возникает быстронарастающий стук
в нем, появляется дым в картере, самопроизвольно уменьшается
частота вращения дизеля (если на нем установлен регулятор
предельной частоты вращения).
При наличии регулятора скорости снижения частоты вращения
может не быть, но в этом случае будет происходить усиленная
подача топлива в цилиндр, сопровождаемая повышением давления
сгорания (pz ) и температуры выпускных газов; возможен подрыв
предохранительных клапанов на цилиндре дизеля.
Для предотвращения серьезных повреждений, при обнаруже-
нии заедания поршня, дизель следует сразу же остановить, осмот-
реть и принять меры по устранению дефекта.
К образованию сквозных трещин в головке может привести и
обгорание донышка поршня в результате его перегрева и воздей-
ствия газовых коррозии и эрозии. Перегрев днища вызывает от-
пуск материала, ухудшение его механических свойств и потерю
твердости.
При одновременном воздействии перегрева, коррозии и пере-
менных нагрузок на головке поршня разрушается наружный слой
металла, днище утоньшается и появляются трещины.
Одной из основных причин обгорания головки поршня является
нарушение угла распыла и дальнобойности струи топлива при
впрыске.
43
Величину и характер обгорания днища определяют шаблоном,
снятым с новой головки или изготовленным по чертежу.
Поршни, имеющие трещины, значительные прогорания днища,
обломы тронка, раковины на наружной рабочей поверхности, глу-
бокие задиры и риски, заменяют новыми. Если при осмотре на
поршне обнаружены натиры, небольшие задиры и риски, их зачи-
Рис. 16. Схема обмера
поршня
щают мелким наждачным камнем и наж-
дачным полотном. При зачистке нужно
двигать камень (шкурку) поперек оси
поршня.
Для определения величины износа
поршня обмеряют его тронковую часть
(ниже уплотнительных колец), так как
голо'вка поршня обычно не истирается.
Тронк поршня крейцкопфного дизеля
изнашивается очень мало. Несколько
больший износ наблюдается у поршня
тронкового двигателя, поскольку он явля-
ется одновременно и ползуном.
Перед обмером поршень очищают от
нагара, промывают керосином или ди-
зельным топливом и насухо протирают.
Поршень обмеряют в двух вертикальных
плоскостях (рис. 16): по оси коленчато-
го вала (по оси) и перпендикулярно
ему (по ходу).
Диаметр поршня замеряют в местах,
указанных в заводской инструкции. Если
таких данных нет, то согласно «Прави-
лам технической эксплуатации судовых
дизелей» замеры снимают на расстоянии
100—200 мм один от другого. Верхний
замер рекомендуется делать на расстоя-
нии 10—20 мм ниже фланца головки,
нижний — на 10—20 мм вверх от нижней
кромки поршня.
Данные обмера
(табл. 5).
заносят в таблицу
Если результаты обмера покажут, что износ превышает допу-
стимые пределы, поршень заменяют или ремонтируют.
Зазор между т'ронком поршня и втулкой измеряют щупом при
снятых поршневых кольцах по двум взаимно перпендикулярным
направлениям (по оси и по ходу) у верхней и нижней кромок
поршня при его положении в верхней и нижней мертвых точках.
Если зазоры между поршнем и втулкой превышают величины,
рекомендованные заводом, необходимо проверить износ поршня и
втулки.
В процессе эксплуатации кольцевые канавки разбиваются; их
форма из прямоугольной становится трапециевидной. Этот износ
44
возникает под действием сил трения от давления газов на кольца
и при перемене направления движения поршня. Наибольшему из-
носу подвержена верхняя канавка. Выработка канавок влечет за
собой пропуск газов в картер и снижение давления сжатия в ци-
линдре.
Таблица 5
Форма записи обмера поршня
Место обмера Направление обмера Наибольший износ, мм
п.о оси по ходу Эллиптичность Конусность
Ниже фланца головки Di di Di—di По оси
поршня, мм d2 dz D2—6^2 —U5
D, dz Г»3 ^3 По ходу
D< dt D4—d4 di — ^5
Ds ds Ds—ds
Примечание. D и d — диаметры поршня, замеренные «по оси» и «по
ходу» (см. рис. 16).
Износ канавок по высоте определяют в нескольких точках по
окружности, замеряя для этого зазор (щупом) между эталонным
г кольцом, надетым на поршень, и стенкой канавки. Высоту канавки
можно измерить также нутромером с индикатором.
Дефектные канавки протачивают под кольца ремонтного разме-
. ра или наплавляют (у стальных поршней) горизонтальные плос-
I кости пазов, а затем протачивают канавки под номинальный раз-
’ мер.
Поршневые кольца с течением времени истираются, теряют
упругость, коробятся и ломаются. Износ колец происходит по по-
верхности соприкосновения с опорными плоскостями канавок пор-
шня (по высоте) и по наружной цилиндрической поверхности,
► трущейся по втулке. Быстрее всего изнашивается первое кольцо,
находящееся в зоне высоких температур и давлений.
В результате износа увеличиваются зазоры в замке кольца
! ив канавке поршня. Повышенный износ колец приводит к нару-
шению герметичности рабочего пространства в цилиндре и к про-
рыву газов между поршнем и втулкой. Прорвавшиеся газы разру-
шают масляную пленку и вызывают перегрев колец, ускоряя их
износ. Одновременно перегревается поршень.
* Недостаточный зазор между кольцом и канавкой поршня по
высоте или избыток масла (а также низкое его качество) приводят
z к пригоранию колец. Такие кольца плохо прилегают к поверхно-
сти втулки, сильно перегреваются, коробятся, теряют упругость и
перестают выполнять свои функции. Скопившийся нагар на коль-
цах, попадая между поршнем и втулкой, вызывает повышенный
45
износ, перегрев, заедания и задиры деталей цилиндро-поршневой
группы.
Признаком чрезмерного износа или заедания уплотнительных
колец являются уменьшение давления газов в цилиндре в конце
сжатия (ре), пропуски газов в картер (а также повышенное вы-
деление дыма из него), понижение мощности дизеля.
В случае значительного износа маслосъемных колец повышает-
ся расход циркуляционного масла, выпускные газы приобретают
темно-голубой цвет.
Осмотр и обмер поршневых колец обычно производят одновре-
менно с выемкой и дефектацией поршня.
Износ колец определяют по
Рис. 17. Определение зазора в замке
кольца при помощи шаблона
используют эталонную стальную
зазору в замках и в поршневых
канавках. Зазор в замках заме-
ряют непосредственно в цилинд-
ровой втулке при вынутом порш-
не. Для этого кольца поочередно
заводят в наименее изношенную
часть втулки. Установив кольцо
строго перпендикулярно оси ци-
линдра и придерживая его рукой,
щупом определяют фактический
зазор в замке. Если набора всех
пластинок щупа недостаточно
для замера зазора (в крупных
дизелях), дополнительно к щупу
пластину с толщиной, несколько
меньшей предельного зазора.
Зазоры а, б, в в замке можно определить также по специаль-
ному шаблону 1 (рис. 17).
Для дизеля, находящегося в эксплуатации, допускают увеличе-
ние зазора в замке в два раза по сравнению
с нормальным мон-
тажным зазором.
Величину истирания кольца 2 по высоте
щью микрометрической скобы. Зазор между
определяют с помо-
кольцом и рабочей
поверхностью канавки измеряют щупом, перекатывая кольцо по
канавке (этот зазор не должен превышать двойного монтажного
размера).
Правильность геометрической формы кольца проверяют в нера-
бочей части втулки на свет. Зазор в месте наибольшего просвета
не должен превышать 0,03 мм. Кольцо с просветом по дуге более
90° непригодно для использования.
Упругость колец определяют на специальном приспособлении.
О потере упругости можно судить также по уменьшению зазора в
свободном состоянии кольца. Зазор в замке до сжатия и после
него должен быть примерно одинаков. Кольцо бракуют, если при
разведении его концов на 20% от его наружного диаметра с по-
следующим освобождением остаточная деформация превышает
Ю%.
46
Рис. 18. Снятие колец
с поршня при помощи
пластин
Коробление кольца проверяют на плите щупом. Зазор между
плитой и кольцом не должен превышать 0,05—0,08 мм.
Кольца, имеющие задиры, следы пропусков газа больше чем на
*/4. окружности, нужно заменять. При этом поврежденные верхние
уплотнительные кольца заменяют приработавшимися следующими
за ними кольцами.
Установка новых колец обычно требует
пригонки каждого кольца по своей канадке.
Для обеспечения соответствующего зазора в
канавке при необходимости кольца торцуют,
опиливают и проверяют на плите.
Во всех случаях до снятия и надевания ко-
лец следует применять специальное приспо-
собление или латунные пластинки 1 (рис. 18),
которые вводят через замки под поршневое
кольцо 2.
Об износе маслосъемных колец судят по из-
менению высоты цилиндрического пояска на
наружной поверхности. Кольца, у которых вы-
сота этого пояска увеличилась вследствие из-
носа вдвое по сравнению с нормальной, следу-
ет заменить. Уменьшение высоты рабочей час-
ти маслосъемного кольца путем проточки и
опиловки конической поверхности допускается
только при отсутствии запасных колец.
Очищенный, обмеренный, отремонтирован-
ный или замененный (при необходимости) и
собранный поршень смазывают и опускают во
втулку.
Во избежание деформации или поломки ко-
лец 2 поршень 1 (рис. 19) направляют во
втулку с помощью специального приспособле-
ния, представляющего собой металлическое
кольцо 3 с конусной расточкой внутри.
Рис. 19. Приспособле-
ние для заводки порш-
ня с кольцами в ци-
линдр
§ 9. ПОРШНЕВЫЕ ПАЛЬЦЫ И ШТОКИ, ПОПЕРЕЧИНЫ И ПОЛЗУНЫ, ПАРАЛЛЕЛИ
Поршневой палец в тронковом дизеле служит для соеди-
нения поршня с шатуном. Его изготовляют сплошным или полым,
с постоянным или переменным диаметром расточки, отковывают
из малоуглеродистых легированных сталей. Поверхность трущейся
части пальца цементируют, закаливают и шлифуют.
В старых конструкциях дизелей палец обычно жестко запрес-
сован в бобышки поршня (рис. 20, а), снабжен шпонкой от прово-
рачивания и застопорен болтом. Для свободного перемещения по
длине палец закреплен только в одной из бобышек.
Жестко установленный палец изнашивается неравномерно и при
расширении деформирует тронк поршня. Поэтому В современных
47
дизелях чаще применяют плавающий палец, который в гнездах не
крепится и может поворачиваться вокруг своей оси. Благодаря
вращению палец при свободной установке изнашивается рав-
номерно.
Перемещение плавающего пальца вдоль оси ограничивают пру-
жинными стопорными кольцами (рис. 20, б), которые вставля-
ют в канавку, выфрезерованную в бобышках, или бронзовыми
(алюминиевыми) вставками-пробками (рис. 20, в).
Рис. '20. Способы крепления поршневых пальцев
Неподвижный палец изнашивается односторонне, в ‘основном
в нижней части, в результате чего сечение пальца делается оваль-
ным.
Поршневой палец плавающего типа может не иметь явно вы-
раженного одностороннего износа. Обычно износ у такого пальца
равномерен. Однако иногда и у него в поперечном сечении появля-
ется овальность, а в продольном — конусность.
Кроме естественного износа от
истирания, поршневой палец мо-
жет иметь и аварийные повреж-
дения— задиры, трещины полом-
ки. Причинами аварийных по-
вреждений и износов могут быть:
недостаток смазки или плохое ее
качество, малый или чрезмерный
зазор в головном подшипнике, не-
удовлетворительная пригонка
подшипника по пальцу, перекос
деталей движения и др.
Для контроля за состоянием
поршневого пальца, кроме на-
ружного осмотра, замеряют его
диаметр в трех взаимно перпендикулярных направлениях (по
оси цилиндра и перпендикулярно ей), как показано на рис. 21.
Кроме того, при плавающем пальце обмеряют бобышки порш-
ня по горизонтали и по вертикали—для определения их износа и
получения данных, необходимых для изготовления нового пальца
(ремонтного размера).
У крейцкопфных дизелей шток соединяется с головкой порш-
ня при помощи фланца, откованного заодно со штоком, и длинных
шпилек с гайками.
48
Возможными дефектами штока могут быть искривления его
опорных поверхностей в результате перекоса штока во время сбор-
ки, коррозия, истирания и задиры в районе сальникового уплот-
нения.
Во избежание повреждения штока надо следить за тем, чтобы
его цилиндрическая и коническая поверхности были соосными
(несоосность не должна превышать 0,02—0,03 мм). Неперпендику-
лярность торцевых поверхностей фланцев к оси штока допускается
не более 0,015 мм на 100 мм диаметра флайца.
Степень износа штока от истирания определяют по двум вза-
имно перпендикулярным диаметрам, трем поясам на равном рас-
стоянии по длине (обычно только в районе соприкосновения што-
ка с сальником).
Рис. 22. Сальник поршневого штока
Задиры штока могут произойти вследствие плохой работы
сальника, который устанавливают в месте прохода штока через
диафрагму. В корпусе сальника (рис. 22) имеются разрезные чу-
гунные кольца, стянутые спиральными пружинами 2. Верхнее коль-
цо 1 снимает грязное цилиндровое масло (при ходе поршня вниз),
которое отводится по сверлению в корпусе сальника и специаль-
ным трубкам. Нижние кольца 3 (при ходе поршня вверх) счищают
масло, попавшее на шток из картера. Кроме того, сальник может
иметь еще одно кольцо без конусной фаски (в дизелях с надду-
вом), которое препятствует прорыву продувочного воздуха в кар-
тер.
Неправильная установка колец сальника приводит к повышен-
ному износу штока и даже его задиру.
Поперечина крейцкопфа соединяет поршневой шток и пол-
зун с шатуном. Поперечина соединяется с поршневым штоком при
помощи фланца, цилиндрического или конусного хвостовика с
гайкой. Поперечины выполняют цельными или полыми со сверле-
ниями, через которые подводится масло для охлаждения поршня и
трущихся деталей. Материалом для изготовления поперечины яв-
ляется углеродистая или легированная сталь, обладающая повы-
шенной жесткостью, вязкостью и поверхностной твердостью.
49
Износ шеек (цапф) поперечины происходит неравномерно по
окружности, в основном срабатывается нижняя часть, опирающая-
ся на подшипники головного соединения.
Степень износа шеек (цапф) поперечины проверяют в двух или
трех сечениях по длине и в двух взаимно перпендикулярных на-
правлениях— вдоль оси поршня и перпендикулярно ей (при поло-
жении мотыля — 0—180° и 90—270°). Схема обмера шеек попере-
чины показана на рис. 23.
Наибольший допустимый износ шеек поперечины на эллиптич-
ность и конусность не должен превышать 0,001 d-|-0,008 мм
Рис. 23. Схема обмера цапф попе-
речины
(где d — диаметр шейки попере-
чины) .
Кроме износа, при осмотре
поперечины проверяют, нет ли по-
верхностных разрушений (выкра-
шивания, забоин, задиров, тре-
щин, изгибов). Следует отмет-ить,
что трещины и изгибы шеек по-
перечины появляются обычно
только при авариях. Необходимо
также проверить правильность
прилегания поперечины к штоку.
Конусный хвостовик штока
пригоняют по коническому отвер-
стию в поперечине шабрением по
натирам с точностью не менее
трех пятен на 1 см2 (в противном случае поверхность протира-
ют). При фланцевом соединении пригоняют плоскость поперечи-
ны с плоскостью фланца поршневого штока.
Ползуны, предназначенные для восприятия нормальных
давлений при работе дизеля и обеспечения прямолинейного дви-
жения, выполняют односторонними и двусторонними.
Односторонние ползуны при работе на передний ход переда-
ют нормальное давление на параллели основной опорной поверх-
ностью, а при работе на задний ход — уменьшенными затылочны-
ми опорными поверхностями, находящимися на обратной сторо-
не ползуна. Ползуны крепят к поперечине болтами.
Двусторонние ползуны имеют четыре одинаковых опорных по,-
верхностей, попарно передающих давление при переднем- и зад-
нем ходах.
Параллели, как и ползуны, изготовляют односторонними
или двусторонними.
В современных дизелях, особенно при применении безвильча-
тых шатунов, часто делают четыре параллели, расположенные в
плоскостях, смещенных от оси цилиндра. Для предотвращения
смещения параллели имеют специальные полки.
Односторонние параллели при переднем ходе воспринимают
давление ползунов основной своей трущейся поверхностью, при
заднем ходе — обратными щеками.
Рабочие поверхности ползунов и параллелей заливают бабби-
том. На поверхности баббита делают смазочные канавки, распо-
ложенные параллельно оси коленчатого вала и сообщающиеся
между собой. Смазка к ползунам и параллелям поступает через
поперечину.
Для регулирования масляного зазора между трущейся поверх-
ностью ползунов и параллелей последние крепят к станине на ла-
тунных прокладках.
Дефекты ползунов и параллелей выявляют путем внешнего
осмотра п замера зазора между ними.
При внешнем осмотре проверяют, нет ли трещин, задиров и
отслаивания белого металла.
Для замера масляного зазора ползун с помощью домкрата
прижимают к параллели переднего хода (чтобы поставить ползун
в условия, при которых он работает). Замеренный зазор.со сто-
роны заднего хода будет являться суммарным зазором между
ползунами и параллелями.
Зазоры замеряют щупом в трех положениях ползуна: в край-
них точках и на середине хода. В каждом из трех положений сни-
мают 8 замеров. По результатам полученных масляных зазоров
судят о характере износа трущихся пар.
Монтажные и предельные зазоры принимают по данным заво-
да-изготовителя дизеля. Нормальный зазор между ползунами и
параллелями приблизительно равен 0,0001—0,0015% диаметра
шейки поперечины; с боковой стороны этот зазор принимается в
два раза больше.
Предельные зазоры при износе рабочих поверхностей допуска-
ются в 2, а с боковой поверхности — в 1,5 раза большими соответ-
ствующих нормальных зазоров.
Если при проверке центровки поршня относительно цилиндро-
вой втулки окажется, что зазор между ними с того борта, где рас-
положена параллель, достиг нуля, это укажет на чрезмерный из-
нос ползуна и необходимость установки прокладки между попере-
чиной и ползуном.
Перекосы параллелей и ползунов возникают обычно в резуль-
тате некачественного ремонта. Этот недостаток, как правило,
устраняют в заводских условиях.
§ 10. ШАТУНЫ, ГОЛОВНЫЕ, МОТЫЛЕВЫЕ И РАМОВЫЕ ПОДШИПНИКИ
Шатун соединяет коленчатый вал с поршнем (в тронковых
дизелях) или поперечиной (в крейцкопфных дизелях). Он состо-
ит из стержня, верхней и нижней головок. В верхней головке ша-
туна помещается головной подшипник, в нижней — мотылевый.
Верхнюю головку в тронковых дизелях выполняют неразъем-
ной. В нее вставляют втулку, образующую с поршневым пальцем
так называемый головной подшипник. Материалом втулки может
: быть бронза (ОФЮ-1, ОЦЮ-2 и др.) или сталь с заливкой свин-
51
цовистой бронзы (БС-30 и др.). В сплошных бронзовых втулках
головного подшипника делают несколько канавок по окружности,
параллельных оси подшипника. Смазка к подшипнику подводится
через осевое сверление в стержне шатуна или через укрепленную
на стержне трубу.
В крейцкопфных двигателях верхняя головка шатуна имеет
обычно форму вилки с двумя подшипниками, с помощью которых
шатун присоединяется к шейке поперечины крейцкопфа. Шатуны
могут иметь и безвильчатую верхнюю головку. При фланцевом
соединении штока с поперечиной некоторые дизели имеют'один го-
ловной подшипник с развитой опорной поверхностью.
Головные подшипники крейцкопфных дизелей выполня-
ют разъемными без вкладышей — с заливкой баббитом непосред-
ственно в головке шатуна.
Мотылевая головка шатуна всегда разъемная, в малооборот-
ных судовых дизелях — разъемно-съемная. Обе половины моты-
левого подшипника соединены между собой и пяткой ша-
туна шатунными болтами. Отъемная мотылевая головка центрует-
ся по отношению к стержню шатуна центрирующим выступом или
шайбой, вставляемой в соответствующие выточки в пятке стержня
и верхней половине подшипника.
В месте соединения мотылевой головки со стержнем шатуна
ставят стальную компрессионную прокладку. Изменяя ее толщи-
ну, можно регулировать длину шатуна, а следовательно, изменять
объем камеры сжатия в цилиндре (в двухтактных дизелях, кро-
ме того, будут меняться и моменты газораспределения).
В малооборотных дизелях обе половинки мотылевой головки
заливают баббитом или устанавливают стальные вкладыши, за-
литые баббитом. Смазка к головным соединениям подводится от
мотылевых подшипников по сверлению в стержне шатуна (дизе-
ли «Бурмейстер и Вайн») специальным крейцкопфным насосом,
укрепленным на поперечине (дизели МАН), или с помощью шар-
нирно-качающихся труб (дизели «Зульцер»),
В головных подшипниках крейцкопфных дизелей на рабочих
поверхностях вкладышей делают несколько продольных канавок
и одну поперечную или наклонную канавку для распределения
смазки, а на вкладышах мотылевого соединения — только холо-
дильники.
Для регулирования масляного зазора в разборных подшипни-
ках между половинками в разъемы устанавливают наборные про-
кладки.
Характерными дефектами головок шатунов является износ
втулок и вкладышей головных и мотылевых подшипников. На по-
стелях подшипников и торце стержня шатуна, имеющего отъем-
ную мотылевую головку, иногда наблюдается наклеп. Вследствие
аварии стержень шатуна может получить изгиб.
Рабочие поверхности подшипников, кроме износа антифрик-
ционного покрытия, могут иметь трещины, задиры, риски, нара-
ботки, оспины.
52
При износе подшипников увеличивается масляный зазор в них,
что приводит к ухудшению смазки валов (а значит, и повышен-
ным их износам), стукам в головках шатуна, приводящим к тре-
щинам, наклепам и выкрашиванию белого металла.
Масляные зазоры в подшипниках замеряют несколькими спо-
собами.
Наиболее точно масляный зазор определяют выжимкой свинцо-
вых проволочек. Этот способ состоит в следующем. Отметив рис-
ками положение стяжных болтов подшипника относительно
крышки (верхней половинки), вскрывают ее и укладывают попе-
рек шейки вала (поперечины крейцкопфа) 2—3 свинцовые прово-
лочки диаметром 0,5—0,7 мм и длиной несколько меньшей длины
полуокружности. После этого подшипник со штатными прокладка-
ми собирают и зажимают гайками до отмеченных рисок. Разобрав
подшипник, замеряют свинцовые выжимки в нескольких местах
(по краям и по середине). Зазор определится как среднеарифме-
тическое из размеров всех обжатых проволок.
Рассмотренный способ хотя и точен, но весьма трудоемок, тре-
бует неоднократных разборок и сборок подшипника. Кроме того,
этим способом не везде можно замерить масляный зазор (напри-
мер, в головном подшипнике с неразъемной втулкой). Поэтому
применяют другие способы измерения.
Очень часто масляный зазор замеряют щупом без разборки
подшипника.
В неразъемных головных подшипниках тронковых дизелей за-
зор измеряют (при разъединенных шатуне и поршне) между втул-
кой шатуна и поршневым пальцем с обоих торцов по всей окруж-
ности. Диаметральный зазор в указанных подшипниках можно
также определить как разность диаметров втулки и пальца.
У головных подшипников крейцкопфного дизеля зазор изме-
ряют между шейкой поперечины и верхней половиной подшипни-
ка, так как вес поршня и штока приходится на нижние половины
подшипника, а диаметральный зазор оказывается на противопо-
ложной стороне.
В мотылевых подшипниках масляный зазор измеряют между
шейкой вала и нижней половиной подшипника (также с обеих его
сторон).
Для замера масляных зазоров в головном (и мотылевой) под-
шипнике во время эксплуатации судовые механики применяют до-
вольно простой способ, не требующий разборки шатунных голо-
вок. Снимают цилиндровую крышку, устанавливают мотыль прове-
ряемого цилиндра в н. м. т. (у тронкового дизеля) и в. м. т. (у
крейцкопфного дизеля), закрепляют подъемное приспособление на
поршне и устанавливают на штоке индикатор со специальной ско-
бой. Уперев стержень индикатора в нижнюю кромку поршня (у
тронкового дизеля, рис. 24, а) или в корпус головного подшипника
(у крейцкопфного дизеля, рис. 24, б), талями поднимают поршень,
который переместится на величину зазора в головном подшипни-
ке, что будет зафиксировано индикатором.
53
Аналогично определяют масляный зазор в мотылевом подшип-
нике. При этом мотыль устанавливают в н. м. т., скобу индикато-
ра закрепляют на шатуне, а стержень индикатора упирают в мо-
тыль (рис. 24, в).
Замеренный масляный зазор сравнивают с допустимой величи-
ной. Если зазор окажется больше нормы, удаляют прокладки из
разъема между вкладышами. При отсутствии прокладок- регули-
ровка зазора опиловкой стыков вкладышей не допускается.
Рис. 24. Определение зазора в головном и мотылевом под-
шипниках без их разборки
Нормальные и предельные величины зазоров указаны в инст-
рукции по эксплуатации дизеля. Они также могут быть приняты
по данным «Правил технической эксплуатации судовых дизелей».
Все подшипники, имеющие зазор свыше двойного монтажного
(нормального), к эксплуатации не допускаются.
Величины монтажных и предельных зазоров в подшипниках,
рекомендованные дизелестроительными заводами, приведены в
табл. 6.
Подвергаются ремонту или замене также подшипники, имею-
щие многочисленные трещины и отставания белого металла. Эти
дефекты определяют визуально, применяя специальные способы
дефектоскопии (мелокеросиновая проба, цветной метод и т. д.), и
простукиванием. При простукивании, в случае наличия трещин и
отставаний, слышен глухой дребезжащий звук.
Однако наличие трещин во вкладышах еще не является осно-
ванием для их замены или перезаливки. Есть случаи, когда дизе-
ли эксплуатировались продолжительное время (до 2 лет) без
ремонта подшипников, имеющих многочисленные волосяные тре-
щины. При решении вопроса о необходимости наплавки или пере-
заливки подшипников надо исходить из количества трещин, их
размеров, а главное — их расположения относительно масляных
канавок и выточек для отвода масла.
54
Монтажные и предельные зазоры в подшипниках
Марка дизеля Зазоры в подшипниках, мм
головном мотылевом рамовом
монтажный пре- дель- ный монтажный пре- дель- ный монтажный пре- дель- ный
64 25/34 0,1-0,12 0,25 0,1 —0,12 0,3 0,1 —0,12 0,3
NVD 24 0,05—0,07 0,2 0,05-0,07 0,16 0,05—0,07 0,16
NVD 36 0,09—0,11 0,2 0,05—0,07 0,25 0,05—0,07 0,25
NVD 48 0,09—0,12 0,25 0,08—0,1 0,25 0,08—0,1 0,3
6С275Л 0,12 0,18 0,16-0,2 0,23 0,18-0,2 0,23
6ЧР 30/50 0,09—0,14 0,3 0,08-0,12 0,24 0,08—0,12 0,24
ДР 30/50 0,16—0,25 0,3 0,15—0,2 0,4 0,15—0,2 0,4
8ДР 43/61 0,1 —0,15 0,2 0,2 —0,3 0,35 0,2 —0,3 0,5
дюо 0,12-0,16 0,35 0,12—0,21 0,35 0,2 —0,28 0,5
6TD 56 0,22—0,28 0,33—0,45 0,6 0,3 —0,45 0,6
9SD 72 0,33—0,47 0,6 0,33-0,47 0,8 0,33—0,47 1,00
RD 76 0,33—0,4 0,46
RD 90 0,4 —0,5 0,6 0,4 -0,55 0,7 0,4 —0,55 0,8
50VTBF ПО 0,15-0,2
62VT2BF 140 0,2 —0,25
74VT2BF 160 0,2 —0,25 0,35 0,25—0,3 0,4 0,25—0,3 0,4
84VT2BF 180 0,32 0,54
KZ 57/80 0,18—0,23 0,25—0,3 0,25—0,3 0,53
KZ 70/120 0,18-0,23 0,27 0,46
KZ 78/140 0,27 0,46
C758S 0,10-0,15 0,10-0,15 0,10-0,15
HOT Lo 75/180 0,25-0,35
Если трещины не образуют замкнутого контура, подшипник
может работать исправно длительное время. И даже при замкну-
тых трещинах, если они не распространяются до краев подшипни-
ка или масляных канавок и нет признаков выпадания кусков баб-
бита, подшипник также может работать.
Головные втулки неразъемных подшипников при предельном
износе или наличии трещин обычно заменяют, так как восстанов-
ление их в судовых условиях крайне затруднительно.
Пригонку рабочей поверхности новой втулки осуществляют
с проверкой на краску по поршневому пальцу. Сначала пригоня-
ют нижнюю поверхность втулки, затем верхнюю. Пятна краски
должны распределяться равномерно по поверхности втулки с гу-
стотой не менее одного пятна на 1 см2 и общей площадью пятен
не менее 25% всей несущей поверхности.
Зазор между втулкой и пальцем должен быть в пределах диа-
метрального монтажного зазора. Кроме того, должна быть обес-
печена параллельность оси отверстия головки шатуна с пяткой
(если мотылевый подшипник съемный) или с образующей постели
верхней части мотылевого подшипника (если последний несъем-
ный).
В случае предельного износа разъемных подшипников (голов-
ных, мотылевых, рамовых) и невозможности регулирования зазо-
ра прокладками, а также при появлении многочисленных трещин,
отставания и выкрашивания баббита дефектные вкладыши заме-
няют новыми или восстановленными перезаливкой.
Новые (или перезалитые и расточенные) вкладыши подгоняют
по постелям (гнездам) и шейкам вала (или поперечины крейц-
копфа). Для этого спинку вкладыша (или постели) натирают
шабровочной краской. Затем, уложив вкладыш в постель (гнездо)
и плотно прижав, перемещают его несколько раз по постели в
каждую сторону. Сняв вкладыш, осматривают натиры на поверх-
ности постели (или спинке вкладыша). Пригонку вкладыша осу-
ществляют шабрением его спинки, а не постели.
Вкладыш считают пригнанным по постели, если отпечатки крас-
ки распределились равномерно по всей поверхности с густотой не
менее трёх пятен на квадрате 25X25 мм. При этом щуп толщиной
0,03 мм не должен входить между вкладышем и постелью более
чем на 10 мм.
Пригонку вкладыша по шейке вала (или поперечины крейц-
копфа) делают следующим образом. Шейку вала натирают крас-
кой, подшипник собирают на валу (поперечине) или укладывают
вал на нижние вкладыши подшипников (когда подгоняют рамовые
подшипники). Подшипник на валу (или вал в подшипнике) про-
ворачивают на несколько оборотов и разбирают. Места на вкла-
дыше, имеющие сильные натиры краски, сшабривают.
Шабрение с проверкой на краску ведут до тех пор, пока вся
поверхность вкладыша равномерно не покроется пятнами краски
с густотой не менее 10 пятен на квадрате 25X25 мм.
Подогнав вкладыш по постелям и шейкам вала (поперечины),
проверив чистоту масляных каналов и правильность выполнения
холодильников и галтелей, подшипник собирают. Необходимый
масляный .зазор устанавливают набором прокладок.
Наклеп на постелях подшипников (а также на пятке шатуна)
устраняют шабрением. Качество шабрения плоских поверхностей
проверяют по плите, а цилиндрических поверхностей — по конт-
рольным валам. При устранении наклепа деталей обязательна
проверка их центровки по отношению к сопрягаемым узлам.
Шатунные болты являются очень ответственными деталями.
В случае их разрыва может произойти крупная авария. Обрыв
шатунных болтов у малооборотных двухтактных дизелей явление
редкое. Чаще такие случаи происходят у вспомогательных четырех-
тактных дизелей с повышенной частотой вращения.
Количество болтов у шатуна чаще 2 и реже 4. Шатунные бол-
ты применяют с двумя калиброванными поясками (для отъемных
головок), с одним пояском (для несъемных головок), укорочен-
ные без калиброванных поясков (для головок с косым разъемом)
и без калиброванных поясков (в двухтактных дизелях). От про-
ворачивания при затяжке гайки шатунный болт фиксируется спе-
циальным выступом на головке или штифтом.
56
Уход за шатунными болтами заключается в их осмотре, замере
удлинения и замене при обнаружении дефектов и после опреде-
ленного срока работы (в четырехтактных дизелях). Основанием
для замены болтов служат: повреждение резьбы, местные натиры,
трещины, забоины и надрезы, скручивание, ослабление гайки на
резьбе, слабая посадка в отверстии головки, остаточная деформа-
ция.
При задирах поршней во втулках, пере-
греве подшипников и разносе дизеля шатун-
ные болты заменяют независимо от их со-
стояния и срока службы.
Для внешнего осмотра болтов применя-
ют лупу с не менее чем пятикратным увели-
чением. Трещины в болтах выявляют маг-
нитной дефектоскопией или с помощью ме-
ловой обмазки, резьбу проверяют резьбоме-
ром или калибром.
Прилегание опорных поверхностей гаек
и головок болтов, а также пригонку болтов
по отверстиям проверяют на краску или
щупом (щуп толщиной 0,03 мм не должен
проходить в разъем).
В процессе эксплуатации у болта появ-
ляется остаточное удлинение, которое не
должно превышать допустимой величины,
указанной в заводской инструкции. Шатун-
ные болты, удлинившиеся больше чем на
0,2%, заменяют новыми.
Чтобы длину болта измерять между од-
Рис. 25. Измерение дли-
ны шатунного болта
ними и теми же местами, перпендикуляр-
ными оси болта, на его торцах делают пло-
щадки глубиной 2—3 мм или конические
центровые отверстия (рис. 25). Перед замером эти места необхо-
димо осмотреть и убедиться в отсутствии забоин, смазки и т. п.
Замеряют специальной микрометрической скобой или скобой с
линейным индикатором.
Установка новых болтов допускается только при наличии пас-
порта на них, в котором должны быть указаны химический состав
материала и результаты механических испытаний образца. На бо-
ковой поверхности головки должно быть клеймо ОТК завода-изго-
товителя и указание точной, длины болта.
При сборке подшипников обращают особое внимание на пра-
вильность затяжки шатунных болтов. Наиболее распространен-
ные способы контроля затяжки основаны на замере удлинения
болта, угла поворота гайки, крутящего момента затяжки и растя-
жения болта гидравлическим устройством на определенное давле-
ние.
Способ, основанный на замере удлинения болта,— наиболее
точный. Затяжку производят в несколько приемов. Если болтов
57
четыре, их затягивают в шахматном порядке. Если после оконча-
ния затяжки- гайки шатунного болта отверстие для шплинта не
совпадает с прорезями корончатой гайки, то гайку следует по-
вернуть в сторону натяга до совпадения отверстия с прорезью.
Затянутые ключами гайки болтов должны быть зашплинтованы.
Применение шплинтов, несоответствующих размерам или быв-
ших в употреблении, запрещается.
Результаты замеров длины шатунных болтов до затяжки гаек
п после нее заносят в формуляры дизеля.
У рамовых подшипников проверяют износ (по толщи-
не заливки), неравномерность просадки (скобой), величину мас-
ляного зазора (оттиском свинцовой проволоки или щупом), приле-
гание вкладышей к постели и шейкам коленчатого вала (на крас-
ку). Кроме того, осматривают состояние рабочих поверхностей,
масляных холодильников, канавок.
Повреждения и способы ремонта вкладышей рамовых подшип-
ников такие же, как и мотылевых подшипников.
§ 11. КОЛЕНЧАТЫЕ ВАЛЫ
Для изготовления коленчатых валов применяют углеродистую
или легированную сталь. Валы могут быть: цельноковаными (в
судовых вспомогательных дизелях) и составными, из двух и более
частей, соединенных фланцами (у главных дизелей средней и
большой мощности). Коленчатые валы мощных 'малооборотных
дизелей иногда выполняют с составными или полусоставными
мотылями.
Кормовой (концевой) фланец, служащий для соединения дизе-
ля с промежуточным или упорным валом, отковывают заодно с
коленчатым валом. На валу, обычно у кормового фланца, уста-
навливают шестерню для привода распределительного вала. На
валу располагают также шестерни для привода насосов, обслу-
живающих дизель, и маховик, обеспечивающий равномерность
вращения двигателя.
Иногда на щеках мотыля крепят противовесы, уравновешиваю-
щие силы инерции и их моменты.
Коленчатые валы выполняют со сверлениями, расточками и без
них. Если осевое сверление используют для подвода масла от ра-
мовых подшипников к мотылевым, расточные отверстия закрыва-
ют заглушками или в сверлениях запрессовывают трубки для под-
вода масла.
Масло для смазки рамовых подшипников подводится от систе-
мы циркуляционной смазки к каждому рамовому подшипнику.
Для подвода масла к мотылевым подшипникам используют кана-
лы в рамовых шейках, а также в щеках и мотылевых шейках.
При длительной работе дизеля шейки коленчатого вала сра-
батываются и теряют цилиндрическую форму. В результате они
приобретают эллиптическую (в поперечном сечении),, конусную и
другие геометрические формы (бочкообразную, корсетную).
58
Эллиптичность (овальность) характеризуется разностью двух
взаимно перпендикулярных диаметров шейки. Конусность опреде-
ляется разностью диаметров, лежащих в одной плоскости и изме-
ренных по концам шейки.
Неодинаковый износ поверхности шеек получается вследствие
нарушения правильности взаимного положения осей цилиндровой
втулки, поршня, коленчатого вала и его подшипников, несоблюде-
ния нормального режима эксплуатации, вибрации двигателя и
других причин.
гак, конусность появляется
при плохой подгонке подшипника,
в результате чего он при работе
соприкасается не по всей длине
шейки, а какой-то частью, что и
приводит к износу одного из кон-
цов шейки. Конусность может
возникнуть также из-за наруше-
ния центровки движения.
Эллиптическую форму шейка
вала приобретает, главным обра-
зом, при действии инерционных
сил неуравновешенных масс кри-
вошипно-шатунного механизма.
Большая выработка наблюдается
у мотылевых шеек, испытывающих
Рис. 26. Схема обмера шеек коленча-
того вала
сильную неравномерность на-
грузки.
Характер и интенсивность износа шеек зависят .также от режи-
ма смазки, масляного зазора в подшипниках и от поверхностей
твердости материалов шеек и подшипников.
Средний нормальный износ шеек на 1000 ч работы для дизеля,
в зависимости от его конструкции и условий эксплуатации, со-
ставляет: мотылевых — 0,01—0,02 ' мм, рамовых — 0,005—
0,0015 мм.
Износ рамовых и мотылевых шеек коленчатого вала опреде-
ляют путем замера диаметров в трех поперечных сечениях в двух
взаимно перпендикулярных плоскостях — вертикальной и горизон-
тальной (рис. 26). Одно из сечений (среднее) должно находиться
посередине длины шейки, а два других (крайних) — на расстоя-
нии 15—20 мм от галтелей (края шейки).
При обмере мотылевых шеек соответствующий мотыль должен
быть установлен в в. м. т., а при обмере рамовых шеек-—в лю-
бую из мертвых точек. Рамовые шейки можно также измерять при
положении мотыля первого цилиндра дизеля и в. м. т. или н. м. т.
(с целью экономии времени).
Поскольку мотылевая шейка испытывает наибольшее усилие
не в в. м. т., а при отклонении от нее на некоторый угол, и наи-
больший, износ шейки лежит не в плоскости мотыля, а смещен от
нее на некоторый угол, то для более точного определения харак-
тера износа целесообразно мотылевую шейку дополнительно изме-
59
Рис. 27. Проверка просад-
ки рамовой шейки при по-
мощи скобы
рять в плоскостях под углом 45° к вертикальной и горизонтальной
плоскостям.
Обмер рамовых шеек в процессе эксплуатации (без подъема
коленчатого вала) с целью определения эллиптичности производят
при помощи индикатора, установленного на раму двигателя. Для
этого, установив мотыль первого цилиндра в в. м. т., а ножку ин-
дикатора— на поверхность проверяемой шейки и совместив
стрелку индикатора с нулевым делением, поворачивают вал. Че-
рез каждые 45° записывают показания индикатора.
Величина эллиптичности шейки будет равна удвоенной макси-
мальной разности показаний индикатора. Естественно, получить
абсолютные размеры шейки при таком замере невозможно.
Для дизеля, находящегося в эксплуа-
тации, эллиптичность и конусность шеек
коленчатого вала не должны превышать:
мотылевых — 0,00078 d+0,05 мм, рамо-
вых— 0,00078 d-(-0,03 мм (где d— номи-
нальный диаметр шейки в мм).
Если выработка шеек превышает до-
пустимые нормы, коленчатый вал ремон-
тируют (шлифуют, опиливают, растачи-
вают) .
Характер и величину изгиба оси ко-
ленчатого вала проверяют путем измере-
ния просадки и упругих раскепов. Эти
измерения делают в сроки, указанные в
графике планово-предупредительных ос-
мотров (обычно через 4000—5000 ч работы дизеля), а также до и
после затяжки анкерных связей и фундаментных болтов, после
выплавления и замены вкладышей рамовых подшипников, задиров
поршней, посадки судна на грунт и т. д.
Просадку рамовых шеек проверяют контрольной скобой
(рис. 27), которую поставляет завод вместе с дизелем. Для этого
мотыль первого цилиндра устанавливают в в. м. т., крышки и верх-
ние вкладыши снимают, скобу 1 ставят над рамовой шейкой 2 и
щупом замеряют расстояние между скобой и шейкой вала. На
шейке делают два замера (нос-корма), отстоящие от галтелей на
15—20 мм. Увеличение зазора а укажет на выработку нижних
вкладышей подшипника и просадку вала (при этом должен учиты-
ваться возможный износ шейки вала).
Перед замером просадки надо убедиться в том, что шейка ва-
ла опирается на нижний вкладыш (щуп толщиной 0,03 мм не дол-
жен входить в зазор между шейкой вала и вкладышем). Если в
рамовом подшипнике имеется зазор, необходима переукладка ко-
ленчатого вала.
Данные замеров просадки вала заносят в таблицу (табл. 7).
Неравномерную просадку рамовых шеек коленчатого вала оп-
ределяют также по раскепам (разность расстояний между щека-
60
Таблица 7
Форма записи замера просадки вала
Величина просадки при Номер подшипника
1 2 3 1 4
замере Место замера
1 2 з 4 5 6 7 8
Заводском Последнем Данном
ми мотыля при положении его в в. м. т. и н. м. т. или на правом
и левом бортах).
Раскепы могут быть положительными и отрицательными. По-
ложительный раскеп указывает на прогиб вала вниз (рис. 28, а),
отрицательный — на выгиб его вверх (рис. 28, б).
Величину раскепа измеряют микрометрическим штихмасом
или индикатором с точностью до 0,01 мм. При измерении индика-
тором, во избежание ошибок, показания следует понимать так:
если стрелка на циферблате движется против часовой, величину
Для измерения раскепов вала необходимо на щеках нанести
керны, расположенные посередине щеки (на ее оси) и удален-
ные от оси вала на расстояние, равное радиусу шейки (рис. 29).
У составных валов точки замеров расположены на расстоянии
10—15 мм от края щёки. Заведя индикатор в керны (стрелку ин-
дикатора устанавливают на нуль) и вращая коленчатый вал, че-
рез каждые 90° (в. м. т., левый борт; н. м. т, правый борт) опре-
деляют отклонения стрелки от исходной точки. Когда шатун нахо-
дится в н. м. т. и снятие раскепов задруднено, их измеряют при
смещенном угле поворота коленчатого вала (примерно на 15° от
в. м. т. и н. м. т.).
61
При измерении раскепа, как и просадки, необходимо убедить-
ся в том, что обе рамовые шейки мотыля опираются на нижние
вкладыши подшипников.
Полученные результаты замеров заносят в таблицу (табл. 8).
Таблица 8
Форма записи замера раскепов коленчатого вала
Расстояние между щеками мотыля, мм
Величина раскепа при положении мотыля 1 2 3 4 5 6
В. м. т. Н. м. т. ПБ ЛБ -
Рис. 30. Номограмма для определения пре-
дельно допустимых раскепов коленчатого
зала
На основании полученных значений раскепов можно опреде-
лить величину, на которую нужно поднять (или опустить) тот или
иной вкладыш подшипника. Если раскеп имеет положительное зна-
чение, то для уменьшения его величины подшипники мотыля
должны быть подняты, а
при отрицательном значе-
ни — опущены. Поскольку
под полукруглые вкладыши
рамовых подшипников про-
кладки ставить не разреша-
ется, поднятие и опускание
подшипников достигается
шабрением подшипников со-
седних мотылей.
Допустимые' величины
раскепов задаются в завися-,
мости от хода поршня (S).
Монтажный раскеп (при
укладке вала) равен 0,0001S,
в эксплуатации раскеп допу-
скается до 0,000155. При
раскепе более 0,00025 S дизель к эксплуатации не допускается.
На рис. 30 приведена номограмма, с помощью которой удобно
определять характеристику раскепа. На номограмме нанесены
четыре луча, показывающие состояние оси коленчатого вала
(/ — хорошее, 2 — удовлетворительное, 3 — переукладка вала ре-
комендуется, 4 — переукладка обязательная). Номограммы пре-
дельно допустимых раскепов составляют на дизелестроительном
заводе.
Кроме износа и искривления оси, коленчатый вал может иметь
коррозионные разъедания, задиры, царапины, следы баббита и
реже — трещины и поломки (чаще у вспомогательных дизелей).
62
Коррозионные повреждения поверхностей шеек коленчатого
вала (чернота, оспины) могут быть следствием повышенной кис-
лотности. масла, попадания в него воды, а также неподвижного
положения в течение нескольких суток. Чтобы предупредить кор-
розию, необходимо тщательно следить за качеством масла, нахо-
дящегося в системе, а во время длительных стоянок судна еже-
дневно проворачивать вал на 390—420°.
Мелкие кольцевые риски появляются от твердых частиц, по-
павших при сборке дизеля или с циркуляционным маслом. Зади-
ры на шейках образуются от перегрева и подплавки подшипника.
Заедание поршня в цилиндре или недостаточный масляный зазор
в подшипнике также могут вызвать задиры шеек вала.
Причинами трещин и поломок вала могут быть работа дизеля
на критической частоте вращения, подплавка подшипников, боль-
шие смещения и . изломы осей в соединениях с валопроводом
и т. д.
При обнаружении смещения осей коленчатого вала и пристав-
ного вала более чем на 0,05 мм и излома этих осей свыше 0,05 мм
на 1 м длины коленчатый вал подлежит переукладке. Также надо
помнить, что оси всех рамовых шеек коленчатого вала должны
находиться на одной линии. Оси мотылевых и рамовых шеек дол-
жны быть параллельны (их непараллельность допускается не бо-
лее 0,15 мм на 1 м длины вала).
Некоторые повреждения шеек коленчатого вала можно устра-
нить в судовых условиях. Так, оспины, чернота (результаты кор-
розии) и мелкие риски на шейках устраняют шлифовкой при по-
мощи деревянного хомута с наждачным полотном. При более
серьезных повреждениях (образования предельной эллиптичности
или конусности) коленчатый вал протачивают на станке в завод-
ских условиях.
§ 12. ПРОВЕРКА ЦЕНТРОВКИ ДИЗЕЛЕЙ
Для обеспечения нормальной работы дизеля необходимо после
его переборки, замены или ремонта деталей, а также периодически
в процессе эксплуатации проверять центровку механизма движе-
ния и валов.
Центровку механизма движения, проверяют путем замера за-
зоров между поршнем (при снятых кольцах) и втулкой в нижней
и верхней частях поршня, устанавливая мотыль двигателя в верх-
нюю и нижнюю мертвые точки. В тронковом дизеле зазоры заме-
ряют только в плоскости оси коленчатого вала (по оси), так как
в направлении, перпендикулярном ей (по ходу), тронк поршня
прижимается к стенке втулки, выбирая зазор.
Вверху зазоры рекомендуется замерять у направляющей части
поршня длинным щупом. При использовании короткого щупа за-
мер следует снимать возможно ниже верхней кромки головки
поршня. Внизу замеры производят на расстоянии 20—30 мм от
63
торца поршня (рис. 31). Все замеры при обоих положениях порш-
ня производят дважды. В случае их совпадения при повторном из-
мерении результаты заносят в таблицу по следующей форме
(табл. 9).
Рис. 31. Проверка центровки механиз-
ма движения тронкового дизеля
Если при положениях мотыля в в. м. т. и н. м. т. сумма зазо-
ров a-\-d по одной диагонали равна сумме зазоров Ь-\-с по другой
диагонали, то это будет означать, что поршень, а следовательно,
и шатун установлены правильно. При неравенстве указанных
сумм зазоров поршень будет перекошен в цилиндре, что будет
влиять на износ мотылевого подшипника или шейки. Определяя
разность зазоров между поршнем и втулкой вверху и внизу порш-
ня при обоих положениях мотыля (в. м. т. и н. м. т.), находят ве-
личину перекоса поршня относительно оси цилиндра.
64
F
Таблица 9
Форма записи результатов проверки центровки троикового дизеля
Место замера поршня Зазоры (в мм) при положении мотыля в
в.м.т. и.м.т»
Нос Корма Нос Корма
Верх а Ь а b
Низ с d с d
Величина допустимого перекоса указана в паспорте дизеля.
Обычно считают, что перекос не должен превышать 0,15 мм на
1 м длины поршня.
Для большей точности (с целью обнаружения перекоса) жела-
тельно проверять механизм движения при временно установлен-
ных минимальных масляных зазорах в мотылевом подшипнике
(0,05—0,1 мм). Если перекос поршня превышает допустимую ве-
личину, определяют причину возникновения и устраняют его.
В практике эксплуатации тронковых дизелей могут встретить-
ся следующие характерные случаи расцентровки.
При противоположных положениях мотыля сумма зазоров по
одной диагонали меньше суммы зазоров по другой диагонали
(a-\-d<b-\-c или a-\-dd>b-\-c), т. е. при обоих положениях моты-
ля поршень наклонен в одну и ту же сторону (в нос или в корму).
Причина перекоса в данном случае (рис. 31, а) объясняется не-
правильной пригонкой верхней половины мотылевого подшипника.
Привалку поршня делают шабрением баббитовой заливки на
верхнем вкладыше мотылевого подшипника со стороны, противо-
положной стороне наклона поршня. Такой же слой заливки сни-
мают с противоположной стороны нижнего вкладыша. Во время
шабрёния металла с одной стороны вкладыша избыток заливки
постепенно сводят на нет к противоположному торцу вкладыша,
следя за тем, чтобы не «развалить» бока заливки. Прилегание
вкладыша к шейке вала проверяют на краску. Толщину сшабрен-
ного слоя определяют путем измерения микрометром толщины
вкладыша вместе с заливкой.
При положении мотыля в в. м. т. a-\-d<b-\-c, а при положе-
нии в н. м. т. a-\-dZ>b-}-c, т. е. при крайних положениях мотыля
поршень наклонен в противоположные стороны (рис. 31, б). Этот
случай указывает на непараллельность мотылевой шейки с осью
вала. Перекос устраняют опиловкой мотылевой шейки с последую-
щей пригонкой подшипника по шейке вала и установкой необхо-
димого масляного зазора.
При положении мотыля в в. м. т. сумма зазоров по обоим диа-
гоналям равна (a-)-d—b-\-c), а при положении в н. м. т. эта сум-
3-1799 65
ма по одной из диагоналей меньше, чем при другой
т. е. поршень наклонен только при положении в ц. м. т. Подобный
перекос вызывается односторонней конусностью мотылевой шей-
ки (рис. 31, в). Для устранения этого дефекта опиливают конус
шейки вала.
Рис. 32. Проверка цент-
ровки крейцкопфного ди-
зеля
При положении мотыля в крайнем положении (в. м. т. и н. м. т.)
зазоры между поршнем и втулкой вверху и внизу равны (а = с,
b — d), а сумма этих зазоров не равна (a-\-c=fb\d). В данном
случае перекос осей отсутствует, поршень смещен параллельно
оси.
Для устранения смещения проверяют возможность перемеще-
ния мотылевого подшипника в обратную сторону вдоль шейки
мотыля. Если такая возможность имеется, то приведенное соотно-
шение зазоров можно оставить без изменения. Если же смещение
подшипника невозможно, необходимо осмотреть его торцы и гал-
тели. Обнаруженные забоины на галтелях следует запилить. Иног-
да прибегают к шабрению торцевой части подшипника.
66
Проверка центровки механизма движения крейцкопфных дизе--
лей по сравнению с тронковыми имеет некоторые особенности.
Так, если в тронковых дизелях ограничиваются снятием замеров
только по оси, в крейцкопфных дизелях замеры между втулкой и
поршнем делают и по оси (нос — корма), и по ходу (левый —
правый борта), поскольку поршень у них не должен касаться стен-
ки цилиндра;
Определенные трудности при проверке центровки вносит до-
полнительный узел — крейцкопфное соединение. Зазоры между
поршнем и втулкой проверяют не в крайних мертвых положениях
мотыля, а до или после них на 30—40° (по ходу вперед). Так по-
ступают для того, чтобы ползун при снятии замеров был прижат
к параллели переднего хода (для воспроизводства условий рабо-
чего положения на передний ход).
При коротких поршнях зазоры между поршнем и втулкой за-
меряют в одном сечении, при длинных — в двух (вверху и внизу
поршня). Зазоры между ползуном и параллелью, а также между
ползуном и нащечинами снимают в верхней и нижней частях пол-
зуна.
Места замеров при проверке центровки показаны на рис. 32,
а форма записи приведена в табл. 10.
Таблица 10
По зазорам между тронком поршня и втулкой судят о качест-
ве центровки движения. Эти зазоры должны находиться в преде-
лах, рекомендованных заводом-строителем или «Правилами тех-
нической эксплуатации дизелей». В случае обнаружения недопус-
тимого перекоса поршня для выявления его причин замеряют за-
зоры между ползуном и параллелью и ползуном — нащечина-ми.
Анализируя полученные замеры, определяют дефекты центровки и
устраняют их.
3* 67
При значительных износах механизма движения необходима
проверка центровки отдельных узлов дизеля. Такая работа обычно
условиях.
валов сводится к определению смещения
проводится в заводских
Проверка центровки
Рис. 33. Проверка центровки
валов при помощи линейки и
щупа
и излома осей сопрягаемых валов (ко-
ленчатый вал — валопровод, коленча-
тый вал — вал генератора и т. п.).
Излом — непараллельность осей
валов по длине, равной диаметру
фланца, или отнесена к единице длины
вала. Смещение — несовпадение осей
валов.
До начала замеров соединения ва-
лы разбирают, соединительные болты,
резиновые пальцы — удаляют, а валы
раздвигают до выхода центрирующих
выступов из соответствующих выточек,
каждый вал должен лежать не менее
чем на двух опорах.
Изломы и смещение валов прове-
ряют линейкой и щупом или с помо-
щью парных стрел.
В первом случае для замера излома измеряют щупом зазоры
sB и sH между фланцами валов вверху и внизу (рис. 33).
Для проверки излома в горизонтальной плоскости замеряют
щупом 5Пб и 5лб между торцами фланцев с правого и левого бор-
тов. Величину излома подсчитывают следующим образом.
По вертикали
,В _ SB ,
~ D
по горизонтали
„Г _ ^пб *.,б
“ -
(где D — диаметр фланца).
При подсчете величины излома для валов с разными диамет-
рами фланцев за D принимают величину диаметра меньшего вала.
Для замера смещения на поверхность одного фланца вала ста-
вят линейку и замеряют щупом зазоры ав, ан, апб, ад6 между ли-
нейкой и цилиндрической поверхностью другого вала вверху, вни-
зу, с правого и левого бортов.
Величина смещения равна: по вертикали св е=-^в^Дн_;
Г П "I 6Z ГТ
по горизонтали с = .
Анализ центровки производят по форме табл. 11.
68
Таблица 11
Форма записи замера излома и смещения валов с помощью щупа
Точка замера Излом, мм Смешение, мм
Вели- чина замера Излом Вели- чина замера Смещение
Верх «в По вертикали По вертикали
Низ SH WB— 5в Sh й» сВ=- дв дн
D 2
ПБ 5пб По горизонтали дпб По горизонтали
ЛБ 5лб ^пб Sji6 D йлб апб+длб 2
Рассмотренный способ проверки излома и смещения не требу-
ет проворачивания валов, обеспечивает вполне достаточную точ-
ность при условии, что биение по торцу и наружному диаметру
фланцев не превышает 0,05 мм.
Более точные результаты дает способ определения излома и
смещения валов при помощи одной или двух пар стрел.
Для замера этим способом на сопрягаемые валы устанавлива-
ют стрелы, форма которых зависит от конструкции валов. На
рис. 34 показана схема установки двух пар комбинированных
стрел.
Внутренние стрелы устанавливают
на валу, на котором при необходимо-
сти будет произведена корректировка
смещения и излома. Пары стрел рас-
полагают между собой под углом 180°.
В стрелы вворачивают небольшие бол-
ты с контргайками, фиксирующими
их положение в стрелах. Перед измере-
нием стрелы устанавливают так, что-
бы торцы болтов стали против зачи-
щенных мест стрел. Зазор между тор-
цами болтов и стрел устанавливают
около 1—2 мм. Измеряют расстояние
между осями болтов D, поскольку, оце-
нивая излом, его относят к этому рас-
стоянию.
Наружные стрелы служат для за-
мера смещения, внутренние—для за-
мера излома.
Измерения производят в следую-
щей последовательности. Стрелы одной
Рис. 34. Проверка центровки
валов при помощи двух пар
стрел
69
co
if
S3
4
св
f-*
пары устанавливают вертикально вверх, другой пары — вертикаль-
но вниз, выбирают разбег- вала и измеряют щупом зазоры у и z
вверху и внизу. Затем оба проверяемых вала совместно провора-
чивают па углы 90, 180, 270 и 360° и в каждом положении замеряют
у и z во всех четырех стрелах.
Замер зазоров при повороте на 360° необходим для контроля
первоначальных замеров при 0°, в обоих указанных положениях
замеры должны совпадать. Результаты замеров и вычислений из-
ломов и смещений записывают в форме табл. 12.
Величина излома на фланце равна (мм): по вертикали
В Г Д 2
и =$ —~~; по горизонтали и = —~2—.
На 1 м длины вала излом составит (мм(м): по вертикали
«в=- А2* : D— 2д- ; по горизонтали мг=—:D=-
Величина смещения равна (мм): по вертикали св=- ,
по горизонтали сг — - .
Допустимые значения изломов и смещений приведены в
табл. 13.
Таблица 13
Предельно-допустимые изломы и смещения
Вид соединения валов Излом» мм на 1 м Смешение, мм
при ПОСТ" ройке в экс- плуата- ции пре- дельно допус- тимый при пост- ройке в экс- плуата- ции пре- дельно допус- тимый
Жесткое (фланцы) . . . Полужесткое (кулачковые 0,05 0,1 0,2 0,05 0,1 0,15
муфты) 0,05 0,2 0,3 0,05 0,15 0,2
Гибкое (гидромуфты) . . 0,1 0,3 0,5 0,1 0,5 0,8
Если излом или смещение вала выше допустимых величин, ре-
гулируют центровку. В первую очередь ликвидируют излом валов.
Центровку валов в вертикальной плоскости производят пере-
мещением агрегата с валом, не принятым за базу, путем измене-
ния числа прокладок или клиньев под его фундаментной рамой.
Центровку в горизонтальной плоскости осуществляют, сдвигая аг-
регат в сторону домкратом.
§ 13. ОБКАТКА ДИЗЕЛЕЙ
Современные судовые дизели всех ведущих фирм характери-
зуются высокими значениями степени наддува и среднего индика-
торного давления. В связи с этим удельные тепловые и механиче-
ские нагрузки на детали дизелей все больше возрастают и при-
ближаются к предельно допустимым.
71
70
Высокая напряженность главных судовых дизелей заставляет
предъявлять повышенные требования к качеству изготовления,
монтажу и обкатке их основных деталей и узлов.
Обкатка судовых дизелей после ремонта и профилактических
вскрытий существенно влияет на надежность и долговечность их
работы. Это объясняется тем, что даже самая тщательная станоч-
ная обработка и слесарная пригонка деталей не могут обеспечить
полного прилегания трущихся поверхностей. Они будут соприка-
саться только отдельными точками и участками, и, если собран-
ному дизелю в начале его работы дать полную нагрузку, то на
участках соприкосновения трущихся поверхностей возникнут чрез-
мерные удельные нагрузки, приводящие к местным перегревам,
микротрещинам и задирам.
Для предотвращения аварийного износа перед работой отре-
монтированного дизеля на полной нагрузке его предварительно
обкатывают. Приработку производят при работе дизеля на ма-
лых и средних нагрузках. В процессе приработки стираются тех-
нологические шероховатости, достигается наиболее полное приле-
гание соприкасающихся деталей, повышается их износостойкость.
Кроме того, во время обкатки дизель регулируют, проверяют пра-
вильность сборки и монтажа отдельных узлов и дизеля в целом,
устраняют обнаруженные недостатки.
Полная приработка деталей современных малооборотных ди-
зелей продолжается долго, иногда десятки дней. Однако этот про-
цесс идет неравномерно. Основная приработка происходит в пер-
вые часы работы дизеля.
Обкатку судового дизеля, после ремонта производят во время
заводских наладочных испытаний, ходовых сдаточных испытаний
и в эксплуатации.
Заводские наладочные испытания проходят при невысокой
частоте вращения и продолжаются 3—4 ч. Во время испытаний
проверяют качество монтажа, действие пускового и реверсивного
устройств, осуществляют предварительное регулирование и обкат-
ку дизеля.
Предварительную обкатку дизеля производят при заводских
сдаточных испытаниях, окончательную — в эксплуатации.
В зависимости от объема работ, выполненных на дизеле, обыч-
но устанавливают два варианта обкатки.
1) профилактическая моточистка:
цилиндров (выемка поршней, снятие поршневых колец для
осмотра и очистки или для замены);
профилактический осмотр головных, мотылевых или рамовых
подшипников;
2) замена или ремонт любого количества:
цилиндровых втулок или поршней;
головных, мотылевых или рамовых подшипников;
одновременно того и другого.
Продолжительность обкатки дизеля и его режим рекомендует-
ся выбирать по табл. 14, составленной на основании указаний ди-
72
зелестроительных заводов, ЦПДБ, а также опыта технической
эксплуатации судовых дизелей.
В настоящее время распространено раздельное проведение
профилактических осмотров и ремонтов цилиндров, узлов и дета-
лей дизеля. Обычно эти работы выполняют без вывода судна из
эксплуатации силами судового экипажа, ремонтной бригады и ба-
зы технического обслуживания. В том случае, если ремонту (про-
филактике) подвергают только один цилиндр или один подшип-
ник (головной, мотылевый, рамовый), режим и длительность, об-
катки выбирают по табл. 14.
Таблица 14
Режимы и длительность обкатки дизелей
Номер Нагрузка дизеля» % от ио- ми иа ла» об/мин Длительность обкатки дизеля, ч Нагрузка цилиндра» л.с. (% от номи- нала) Длительность обкат- ки одного цилинд- ра» ч
иа швартовных и ходовых ис- пытаниях в эксплуатации
вари- ант 1 вари- ант 11 вари- ант 1 вари- ант 11 вари- ант 1-Ц .вари- ант 11-Ц
1 30—35 0,5 0,5
2 40—45 2 4—5 — — — — —
3 50—55 2 4—5 — — 0 — 4-6
4 60—65 2 6-8 — — 20—25 4-6 4-6
5 70-75 4 8—12 — 72—96 40-50 8—10 24—36
6 80—85 8 8—12 — 24—36 60—70 8—10 72—96
7 90 2 1 — 24—36 85—90 8—10 48—72
Существует два варианта обкатки отдельного цилиндра или
подшипника (головного, мотылевого или рамового):
1) профилактическая моточистка цилиндра (выемка поршня,
снятие поршневых колец для осмотра и очистки или для за-
мены) ;
профилактический осмотр подшипника;
2) замена или ремонт:
подшипника;
цилиндровой втулки.
Обкатку отдельного цилиндра производят при сниженной
мощности цилиндра и всего дизеля. Нагрузку цилиндра изменяют
путем изменения количества топлива, подаваемого топливным на-
сосом в цилиндр.
Если ремонту подвергается более одного цилиндра (или под-
шипника), обкатку дизеля следует производить по полной про-
грамме.
Меньшие значения продолжительности обкатки, указанные в
табл. 14, нужно применять для главных судовых дизелей типов:
50VTBF-110, KZ57/80, 6ТД-56, 9МН-51, 8МН-42, 62VT2BF-140,
5SAD-72 ДР43/61; большие значения — для дизелей типов
74VTBF-160, KZ 70/120, RD-76, RD-90 и др.
73
Если указанная в таблице частота вращения для какого-либо
режима окажется в зоне критической, испытание и обкатку необ-
ходимо производить на режиме, близком заданному, но вне зоны
критической частоты вращения.
Если позволяют условия, обкатку дизеля до 4-го режима вклю-
чительно (60—65% поминального) рекомендуется производить на
швартовных испытаниях, на остальных режимах — в море.
Во время обкатки необходимо производить наладку, регулиро-
вание дизеля, делать необходимые замеры параметров и заносить
их в таблицы.
Приработке деталей ЦПГ и подшипников присущи некоторые
особенности, которые необходимо учитывать при обкатке. Эти осо-
бенности в основном сводятся к следующему.
Для ускорения процесса приработки обкатку необходимо про-
изводить на чистом минеральном масле без щелочных присадок
(типа МС-20, «Тальпа-50» и др.) и дизельном топливе. При от-
сутствии дизельного топлива обкатку можно осуществлять на мо-
торном топливе ДТ-1.
Подача масла лубрикаторами цилиндровой смазки в течение
всего периода обкатки должна быть увеличена на 30—40% по
отношению к нормальной. Повышенная подача масла способст-
вует вымыванию продуктов износа и предохраняет кольца от
чрезмерного истирания.
С одного режима на другой необходимо переходить постепен-
но (в течение 10—15 мин), во избежание нарушения режима смаз-
ки и возникновения механических напряжений в деталях дизеля.
В середине каждого режима снимают замеры параметров работы
дизеля по контрольно-измерительным приборам. При необходимо-
сти останавливают дизель для осмотра цилиндровых втулок и
поршневых колец (через продувочные окна). Проверяют наощупь
степень нагрева подшипников, головного соединения и т. д.
Режим охлаждения цилиндра необходимо строго выдерживать.
Температуру охлаждающей воды и масла на выходе из цилиндра
(поршня) рекомендуется поддерживать на верхнем допустимом
пределе согласно инструкции по эксплуатации дизеля.
В течение всего периода приработки колец и цилиндровых вту-
лок следует тщательно наблюдать за маслом, спускаемым из-под
поршневых полостей прирабатываемых цилиндров, особенно тех,
где заменены цилиндровые втулки.
При нормальном процессе приработки масло должно быть
прозрачным. Если оно начинает темнеть и приобретает краснова-
тый оттенок, это является признаком начала интенсивного износа
втулки и колец. Если пару капель такого масла нанести на бума-
гу и поднести ее к магниту, бумага будет притягиваться вслед-
ствие наличия в масле металлической стружки.
В случае появления признаков аварийного износа цилиндро-
вой втулки в процессе обкатки или в эксплуатации необходимо:
снизить мощность дизеля до 50—55%;
отключить подачу топлива на аварийный цилиндр;
Н
увеличить на 4—8 ч дозировку масла с моющей присадкой на
аварийный цилиндр вдвое больше нормы, рекомендованной фир-
мой;
при возможности следует остановить дизель и проверить через .
продувочные или выпускные окна состояние рабочих поверхно-
стей поршневых колец и втулки цилиндра, на которых, в случае
аварийного износа, должны быть характерные полосы, а на коль-
цах, кроме того, точечные оспины. Поверхность окон обычно в
этих случаях покрыта липкой массой.
До прихода в ближайший порт приработку аварийной втул-
ки следует вести по варианту П-Ц (см. табл. 14); подачу масла
в аварийный цилиндр производить в количестве, рекомендованном
для обкатки новой втулки.
На ближайшей стоянке в порту, если втулке не требуется за-
мена, необходимо цилиндр с аварийным износом вскрыть и про-
мерить; вручную нанести карборундовым камнем на зеркало ци-
линдра круговые риски так, чтобы они пересекали вертикальные
риски от износа на всей поверхности втулки. После этого втулку
следует хорошо промыть керосином, заменить все поршневые коль-
ца новыми. После выхода в море такой цилиндр снова подвергают
обкатке по программе для новой втулки, т. е. в течение 152—
216 ч при сниженной мощности данного цилиндра (см. табл. 14,
вариант П-Ц).
Закончив обкатку дизеля, подачу цилиндрового масла пони-
жают до нормы, рекомендованной заводом-строителем, а его мар-
ку выбирают в соответствии с применяемым сортом топлива.
Обкатку подшипников следует производить при установке но-
вых подшипников, перезаливке или наплавке более 10% рабочей
поверхности штатных подшипников.
В процессе приработки, кроме увеличения поверхности приле-
гания цапф или шеек к подшипникам, происходит также уплотне-
ние (усадка) белого металла, повышающее его прочность и из-
носоустойчивость.
Первый период обкатки должен производиться на швартовных
испытаниях в порту или на СРЗ, окончательный — на ходу судна.
Приработка подшипников на швартовных заключается в сле-
дующем. Дизель подготавливает к работе судовой персонал в со-
ответствии с инструкцией завода-строителя. После этого произво-
дят пробные пуски на передний и задний ходы по 5 мин на ми-
нимально-устойчивой частоте вращения.
После остановки дизеля проверяют температуру подшипников.
Если никаких ненормальностей во время пробных пусков не об-
наружено, дизель снова запускают на минимально-устойчивой ча-
стоте вращения на 30—40 мин. Затем его останавливают и про-
веряют нагрев всех подшипников, состояние масла в картере на
наличие в нем блесток металла и загрязнений, нагрев трущихся
деталей. При обнаружении повышенного нагрева какого-либо под-
шипника выявляют причину: устранив недостатки, снова повторя-
ют первый получасовой режим.
75
При нормальном состоянии подшипников дальнейшую прира-
ботку ведут со ступенчатым повышением частоты вращения в со-
ответствии с таблицей обкатки.
В конце каждого режима необходимо в течение 5—10 мин ра-
ботать на частоте вращения следующего режима и после этого
останавливать дизель для проверки температуры подшипников.
При обнаружении каких-либо дефектов на любом режиме оста-
навливают дизель, устраняют недостатки и снова повторяют ре-
жим. Переход к очередному режиму разрешается после того, как
чри работе на предыдущем режиме никаких ненормальностей не
обнаружено.
После достижения частоты вращения, соответствующей 60—
65% оборотов номинальной, если это возможно в условиях порта
или СРЗ, приработку подшипников на швартовах заканчивают и
выборочно вскрывают подшипники для осмотра рабочих поверх-
ностей.
Кроме того, у всех подшипников промеряют масляные зазоры и
сравнивают их ,с установочными. Если разница будет превышать
0,1 мм, такие подшипники обязательно должны быть вскрыты для
осмотра.
Если при осмотре подшипников будет обнаружено наволаки-
вание металла, необходимо '’^чистить фаски у масляных каналов,
отверстий и холодильников. Зачищать масляные каналы и сни-
мать фаски следует в строгом соответствии с чертежом, специаль-
ными шаберами.
Снятие белого металла с заглаженной приработавшейся и уп-
лотненной поверхности не допускается. Разрешается удаление ша-
бером лишь отдельных зон, имеющих нагар масла и возникших в
результате явно неправильной пригонки поверхностей.
Давление в циркуляционной системе смазки необходимо под-
держивать на верхнем пределе, уделяя особое внимание очистке
масла. Температуру циркуляционного масла следует поддерживать
на нижнем пределе согласно рекомендаций инструкции по эк-
сплуатации.
Во избежание коксообразования в полостях охлаждения порш-
ней и возникновения в них больших термических напряжений с
возможным образованием трещин, при остановке дизеля для ос-
мотра масляный насос останавливать не следует.
Последующую приработку подшипников нужно производить на
ходовом режиме судна. После прогрева дизеля в течение первых
1—2 ч при отсутствии ненормальностей приступают к приработке,
начиная с той частоты вращения, которой закончились швартов-
ные испытания. Приработку ведут, контролируя температуру под-
шипников в том же порядке, как и на швартовах.
По окончании ходовых испытаний подшипники, подвергшиеся
перезаливке или наплавке, следует вскрыть и осмотреть. При от-
сутствии ненормальностей судно принимается из ремонта. Оконча-
тельную обкатку подшипников производят в процессе эксплуата-
ции иа режимах, соответствующих табл. 14.
76
В тех случаях, когда одновременно с ремонтом подшипников
на дизеле заменяют цилиндровые втулки, приработку следует вес-
ти с учетом требований для тех и других деталей.
Одновременно с обкаткой нужно и регулировать дизель.
Обкатка судовых вспомогательных дизелей после замены или
ремонта деталей включает:
обкатку на холостом ходу продолжительностью до 4 ч; начи-
нают с минимально-устойчивой частоты вращения коленчатого ва-
ла с постепенным увеличением ее до номинальной (к концу пер-
вого часа). В течение первого часа работы дизель останавливают
для осмотра через 5, 10, 20 и 25 мин. В остальное время дизель
останавливают через 1 ч работы;
обкатку при частичных нагрузках (25, 50, 75% номинальной
мощности) и номинальной частоте вращения продолжительностью
каждого режима 4—6 ч;
обкатку на номинальной мощности и номинальной частоте
вращения продолжительностью 6—8 ч.
Если после обкатки на номинальной мощности при осмотре
никаких дефектов не обнаружено, дизель запускают на 0,5—1 ч
при нагрузке 110% номинальной. В случае получения удовлетво-
рительных результатов на этом обкатка дизеля заканчивается.
Общая продолжительность обкатки вспомогательного дизеля
составляет 20—30 ч.
Глава МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ
III
ДИЗЕЛЕЙ
§ 14. КЛАПАНЫ И ПРИВОДЫ
Механизм газораспределения служит для подачи свежего заря-
да воздуха и очистки цилиндров от продуктов сгорания. Он со-
стоит из распределительного вала с закрепленными на нем кулач-
ными шайбами, рабочих клапанов с приводом и привода распреде-
лительного вала.
Четырехтактные дизели со средней скоростью поршня до
7 м!сек обычно имеют по одному выпускному и впускному клапа-
нам, более быстроходные дизели, как правило, снабжены двумя
впускными и двумя выпускными клапанами. Двухтактные дизели
с прямоточной клапанно-щелевой продувкой имеют 1—4 выпуск-
ных клапанов на каждый цилиндр.
Наиболее частыми неисправностями клапанов являются: об-
горание тарелок и седел, приводящее к нарушению плотности, из-
нос направляющей и стержня, поломка пружин, зависание кла-
панов.
Основной причиной преждевременного износа и повреждения
клапанов является расстройство регулирования дизеля, в резуль-
тате чего он работает с догоранием, высокой температурой выхо-
дящих газов, с ненормальными зазорами в приводе клапанов.
Низкое качество топлива, особенно недопустимое содержание в
нем серы, ванадия и механических примесей, также способствует
интенсивному износу клапанов.
В связи с тем что нарушение плотности рабочих клапанов зна-
чительно снижает надежность и экономичность работы дизеля, на
состояние тарелок, седел и пружин клапанов должно быть обра-
щено особое внимание, а осмотр их должен проводиться система-
тически в сроки, установленные заводом-строителем.
Если риски и выбоины глубокие, седло клапана и сам клапан
предварительно протачивают на станке. Неплотности в клапанах
устраняют притиркой — это одна из наиболее распространенных
операций профилактики.
Притирка заключается в придании клапану (вручную или на
станке) возвратно-вращательного движения по гнезду с припод-
ниманием и последующим постепенным поворотом по окружности
(рис. 35). При этом клапан все время проворачивают в одну сто-
рону. Необходимо помнить, что проворачивание клапана на целый
оборот и более без подъема его с седла приводит к образованию
78
на рабочих поверхностях круговых рисок, что недопустимо. Если
притирка производится продолжительное время, на поверхности
седла может образоваться поясок, который надо ликвидировать
спиливанием или проточкой.
Для притирки применяют порошки карборунда, наждака и тол-
ченого стекла, размельченные и отсортированные по степени зер-
нистости (0 или 00) и смешанные с машинным маслом. Приготов-
ленную таким образом пасту наносят тонким слоем на притирае-
мую поверхность. Окончательную стадию притирки производят без
добавления свежей порции пасты — остатками абразивной 'массы
и масла или только смесью масла и
керосина.
Пружину клапанов заменяют при
ее поломке, уменьшении длины в
свободном состоянии на 8—10% на-
чальной, обнаружении на витках
больших следов натиров, потере
упругости пружины, в результате че-
го наблюдается самопроизвольное
.открытие клапана.
Клапаны двигателя должны ра-
ботать без перекосов. Герметичность
впускных и выпускных клапанов ча-
ще проверяют при помощи мягкого
карандаша, которым на притирае-
мую поверхность наносят риски в Рис. 35. Притирка клапанов:
радиальном направлении. Затем Г-ви™: 2 ~ пружина: 3 ~
клапан осторожно опускают в гнез-
до и проворачивают его на */з оборота. При хорошей плотности,
карандашные риски будут равномерно растерты.
Плотность впускных и выпускных клапанов проверяют также
при помощи сжатого воздуха, который подается шлангом через
индикаторный кран при положении поршня в в. м. т. При неплот-
ности клапанов воздух будет выходить в приемные или выпускные
патрубки. Во время работы дизеля неплотности клапанов опреде-
ляют по нагреву приемного патрубка.
Плотности пусковых клапанов двигателя обычно проверяют
сжатым воздухом. Для этого мотыль проверяемого цилиндра ста-
вят в положение, соответствующее предварению открытия пуско-
вого клапана. При этом ролик не должен касаться кулачковой
шайбы. Открывают индикаторный кран и подают в пусковую сис-
тему сжатый воздух. В случае пропуска клапанов воздух с шумом
будет выходить через кран.
У ряда высокооборотных дизелей распределительные валы
располагаются на уровне цилиндровых крышек. В этом случае
привод клапанов осуществляется от кулачных шайб непосредст-
венно через клапанные рычаги (коромысла). При нижнем распо-
ложении распределительных валов между толкателями и клапан-
ными рычагами вводят дополнительные тяги (штанги) толкателей.
79
Надежное закрытие клапанов при работе двигателя обеспечи-
вают установкой рекомендованных заводом-строителем зазоров в
механизме распределения. Зазоры проверяют на холодном двига-
теле щупом между цилиндрической частью кулачка и роликом
толкателя или между ударным болтом на конце клапанного рыча-
га (коромысла) и сферической головкой колпачка, надетого на
конец штока клапана.
Зазоры проверяют под роликами тех клапанов, рабочие профи-
ли шайб которых не дошли до ролика или перешли его. Зазоры
под роликами пусковых клапанов с механическим приводом из-
меряют при установке рычагов управления в пусковое положе-
ние.
Величина зазоров принимается немного большей, чем величина
удлинения штока клапана, из-за нагрева двигателя во время ра-
боты. Для выпускных клапанов зазор обычно больше, чем для
впускных.
Ориентировочные величины зазоров для клапанов холодного
двигателя следующие: впускной 0,4—0,8; выпускной 0,6—1; пуско-
вой 0,6—0,8 мм.
Во время работы двигателя с полной мощностью эти зазоры
должны быть не менее 0,1—0,15 мм.
При уменьшении зазоров клапаны начинают открываться
раньше и закрываться позже, при увеличении зазоров — наоборот.
Иначе говоря, в обоих случаях нарушается газораспределение.
Кроме того, увеличение зазоров приводит к появлению стуков в
газораспределительном приводе, преждевременному его износу и
даже поломке, а уменьшение их до нуля не обеспечивает плот-
ного закрытия клапанов и мощет быть причиной задира ролика,
кулачка и изгиба штанги.
В большинстве случаев величину зазора регулируют при по-
мощи болта, ввернутого на конце клапанного рычага, или враще-
нием гайки на штоке клапана (талрепа), воспринимающей нажим
концевой вилки рычага.
У мощных двигателей («Бурмейстер и Вайн») применяют мас-
ляные демпферы, которые автоматически выбирают зазоры в при-
воде выпускных клапанов.
§ 15. ПРИВОДЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ВАЛОВ
У малооборотных дизелей большой мощности распределитель-
ные валы часто выполняют составными, а кулачные шайбы —
съемными; в быстроходных вспомогательных дизелях распредели-
тельные валы изготовляют вместе с кулачками.
При осмотре распределительного вала обращают внимание на
износ кулачных шайб, опорных шеек, упорных болтов и на про-
гиб вала. Осевое перемещение вала не должно превышать 0,1 —
0,2 мм, ось вала должна быть параллельна оси коленчатого вала
с точностью 0,1—0,2 мм на 1 м длины.
80
Рис. 36. Шестеренчатый привод
распределительного вала дизеля
K7Z78/140
Шайбы осматривают через 600—750 ч работы дизеля, прове-
ряя их целость, правильность профиля, плотность посадки на ва-
лу. Профиль кулачных шайб проверяют по шаблона^, которые
изготовляют по чертежам шайб или по новым (неработавшим)
шайбам. Желательно такие шаблоны иметь на все типы кулачных
шайб судовых дизелей.
Цилиндричность роликов
проверяют замером; плотность
посадки шайб и отсутствие ка-
чаний— на слух (легким об-
стукиванием). Радиальное бие-
ние кулачных шайб не должно
быть более 0,05 мм, роли-
ков — 0,02 мм.
Зазоры в подшипниках ва-
ла замеряют щупом или свин-
цовым оттиском и регулируют
установкой прокладок необхо-
димой толщины. Предельно до-
пустимый масляный зазор в
подшипниках не должен пре-
вышать двойного установочно-
го зазора.
Распределительные валы
малооборотных дизелей рабо-
тают устойчиво, необходимость
в перезаливке их подшипников
обычно возникает не раньше
чем через 30 000 ч работы.
Наиболее ответственным уз-
лом газораспределительного
устройства являются приводы
распределительных валов, ко-
торые бывают шестеренчатые и
цепные. Иногда в качестве
привода распределительного
вала применяют валики с ко-
ническими или винтовыми шес-
тернями.
Шестеренчатые приводы
применяют на двигателях за-
вода «Русский дизель», Д50,
ЗД100, фирм МАН, «Зульцер»,
«Фиат» и др. В высокооборотных малогабаритных (вспомогатель-
ных) дизелях также чаще всего используют привод распредели-
тельного вала с помощью шестерен (обычно цилиндрических).
Шестеренчатый привод двигателя МАН K7Z 78/140 (рис. 36)
состоит из ведущей разъемной шестерни 5, насаженной на колен-
чатом валу 4, промежуточных (паразитных) шестерен и ведомой
81
шестерни 2, находящейся на распределительном валу 1. Промежу-
точные шестерни собирают в обойме 3, благодаря чему их можно
вынимать из двигателя комплектно. Конструкция привода позво-
ляет как при ремонте, так и в условиях эксплуатации выбирать
зазоры в зацеплении и в некоторых пределах изменять моменты
распределения.
На некоторых двигателях («Зульцер» RD76, MAH K7Z 78/140
и др.) на распределительный вал, приводимый от коленчатого ва-
ла при помощи шестерен, дополнительно установлена цепная пе-
редача для привода выпускных золотников. В двигателях фирмы
«Зульцер» имеется отдельная передача к приводу пускового вала,
распределителю регулятора и головке индикаторного привода.
Эта передача осуществляется от коленчатого вала при помощи
вертикального вала и колес с винтовым зацеплением зуба. Встре-
чаются и другие типы передач.
Широко распространены цепные приводы (рис. 37), которые
установлены на дизели «Бурмейстер и Вайн», «Гетаверкен», «До-
скфорд», МАН, «Сторк» и др. Цепные приводы оборудуются на-
тяжным устройством.
В дизелях «Бурмейстер и Вайн» старой конструкции имеется
два распределительных вала. Вал 1 приводит в движение плун-
жеры топливных насосов, вал 2 открывает выпускные клапаны.
Современные дизели типа VT2BF (74VT2BF-160 и 84VT2BF-180),
в отличие от более ранних конструкций, имеют один распредели-
тельный вал, расположенный в районе крышек цилиндров.
Привод распределительного вала в двигателях «Бурмейстер и
Вайн» осуществляется только при помощи цепей 3. Главная ве-
дущая цепь с шагом 3,5 дюйма соединяет коленчатый вал с рас-
пределительным валом, управляющим работой топливных насосов,
и валом, приводящим в действие выпускные клапаны. Тормозная
цепь с шагом 1,5 дюйма связывает оба распределительных вала.
Третья цепь с шагом 1 дюйм предназначена для привода золот-
ников пускового воздуха (см. рис. 37).
Фирма МАН на некоторых своих дизелях (например, K6Z
57/80) применила в качестве привода распределительного вала
также цепную передачу.
Приводы распределительных валов подвергаются износу, по-
этому они требуют систематического контроля и регулировки.
Износ деталей любого привода распределительного вала (шес-
терни, цепи) можно определить следующим образом. Повернув
коленчатый вал на пол-оборота, фиксируют положение маховика
по его градуировке и наносят риску на распределительном валу и
на одном из его подшипников. Далее медленно проворачивают
коленчатый вал в обратном направлении до момента страгивания
распределительного вала, что определяют пр началу смещения ри-
сок. Угол поворота маховика при неподвижном распределитель-
ном вале покажет его износ. Он не должен превышать допуска
на регулировку фаз газораспределения (±3°). Если погрешность
больше этой величины, привод исправляют и регулируют.
82
В шестеренчатых приводах износу подвержено зубчатое за-
цепление, в результате чего увеличивается зазор в зубьях, нару-
шается точность зацепления, при работе возникает шум в при-
Рис. 37 Цепной привод распределительного вала дизеля 74VTBF160
воде. Износу подвергаются также пальцы и втулки шестерен, что
приводит к смещению зацепления. Перекосы в осях привода вы-
зывают его повышенный износ.
Профилактика шестеренчатого привода заключается прежде
всего в определении зазоров в зацеплении, которые строго регла-
83
ментируются инструкцией завода-строителя. Так, на двигатель
МАН KZ 78/140 зазоры в зацеплении составляют: между шестер-
ней на коленчатом валу и первой передаточной 0,2—0,23 мм; в
промежуточных (паразитных) шестернях 0,15—0,2 мм; между ше-
стерней на распределительном валу и ведущей — 0,15 мм.
На двигателе «Зульцер» RD76 установочные зазоры в зацеп-
лении шестерен приняты 0,2—0,3 мм, а у ведущей шестерни 0,3—
0,4 мм.
Нормальные зазоры (в мм) между зубьями и предельные от-
клонения межцентрового расстояния, рекомендованные для ци-
линдрических зубчатых колес, приведены в табл. 15.
Таблица 15
Зазоры между зубьями и отклонения межцентрового расстояния
в шестернях с прямыми зубьями (в мм)
Межцентро- вое расстоя- ние Боковой зазор между зубьями Предельное отклонение межцентрр- вого расстоя- ния Межцентро- вое расстоя- ние Боковой зазор между зубьями Предельное отклонение межцентро- вого расстоя- ния
До 50 0,85 ±0,06 201—320 0,21 ±0,12
51—80 0,105 ±0,08 321-500 0,26 ±0,16
81—120 0,13 ±0,09 501—800 0,34 ±0,18
121—200 0,17 ±0,105 801—1200 0,42 ±0,2
Зазор между зубьями определяют щупом или выжимкой уз-
кой свинцовой пластины не менее чем в четырех положениях (че-
рез 90°) ведущей или ведомой шестерни (если она меньшего диа-
метра) с обоих концов зуба.
В конических зубчатых передачах боковые зазоры измеряют
у большого основания делительного конуса.
Допустимый износ шестерни не должен превышать удвоенного
значения установочного зазора.
Зазоры в зацеплении шестерен проверяют через 4000—5000 ч
работы.
Контакт зацепления зубьев (табл. 16) проверяют на краску.
В случае прямого зуба отпечатки на краске должны быть равно-
мерными по высоте и длине зуба. У конических шестерен наиболее
жирный отпечаток должен быть по высоте у ножки зуба, а по
длине — у его узкого конца.
Более высокий класс точности обработки (5, 6) относится к
шестерням быстрооборотных дизелей, меньший (7, 8, 9) — к ше-
стерням малооборотных дизелей.
При осмотре цепного привода особое внимание обращают на
износ роликов и натяжение цепей. Также тщательно осматривают
трубки подвода смазочного масла к цепям и проверяют поступле-
ние масла из каждой трубки; одновременно проверяют поступле-
ние масла к подшипникам всех шестерен цепного привода.
84
Таблица 16
Контакт зубьев в шестернях с прямыми зубьями (%)
Место контакта (не менее) Класс точн'ости обработки шестерен
5 б 7 8 9
По высоте (ft: Н) 55 50 45 40 30
По длине (1: L) 80 70 60 50 40
Примечание. Н, h — высота зуба и отпечаток контакта на зубе по
высоте; L, I — длина зуба и отпечаток контакта на зубе го длине.
Состояние цепей проверяют после каждого длительного пере-
хода (фирма «Бурмейстер и Вайн» рекомендует это делать не бо-
лее чем через 1000 ч работы дизеля). Цепные колеса проверяют
по возможности чаще, обращая внимание на степень износа зубь-
ев, цепей и втулок зубчатых колес. Цапфы зубчатых колес прове-
ряют на параллельность; сами колеса устанавливают так, чтобы
их зубцы находились в одной плоскости. Нарушение центровки
привода обнаруживают по одностороннему износу зубьев.
Удлинение звеньев проверяют замерами расстояний между ося-
ми роликов цепи на прямом ее участке.
Износ цепей пропорционален их относительному удлинению.
Предельную величину износа цепей, при достижении которой их
заменяют, определяют по относительному удлинению. По рекомен-
дациям фирм «Бурмейстер и Вайн» и «Зульцер» при удлинении
цепи на 1,5% своей длины ее необходимо изменить. Другие дизе-
лестроительные заводы допускают удлинение цепи до 2%.
В практике встречаются случаи разрыва звеньев цепи и появ-
ление трещин на роликах, которые, как показывают специальные
исследования, обычно являются следствием работы двигателя при
слабом натяжении цепного привода. Особенно часто это происхо-
дит на дизелях МАН K6Z 57/80 А3, установленных на серийных
теплоходах типа «Повенец».
Кроме того, при ослаблении (вытяжке) цепи привода распреде-
лительного вала изменяются моменты подачи топлива и газорас-
пределения, что сопровождается увеличением удельного расхода
топлива, повышением температуры выпускных газов и общим ухуд-
шением технического состояния дизеля. Во избежание этого необ-
ходимо периодически, согласно инструкции завода-строителя, про-
верять натяжение цепи и устранять ее слабину при помощи специ-
ального натяжного устройства. Например, в дизелях «Бурмей-
стер и Вайн» натяжное устройство имеет главная цепь (см.
рис. 37).
Цепной привод затягивают следующим образом:
полностью освобождают пружину Д путем отдачи контргаек
Аь Гу и гаек A2j Г2 и вывертывания болта В;
85
замеряют высоту пружины в свободном состоянии (во избе-
жание ошибки с двух противоположных сторон);
ввернув болт В до упора, при помощи гайки Г2 сжимают пру-
жину на 5—7 мм (для дизеля 74VTBF160), на 12,5 мм (для ди-
зеля 50VTBF ПО) и на 11,85 мм (для дизеля 62VT2BF 140). Для
того чтобы натяжение обеих частей цепи было одинаковым, ко-
ленчатый вал вращают на задний ход (валоповоротным устрой-
Рис. 38. Цепной привод распредели-
тельного вала дизеля МАН K6Z57/80
ством);
поджимают гайки А2 и Аъ крепя-
щие винт снизу; гайку А] стопо-
рят пластинами шайбы Е;
пружину Д дополнительно
сжимают на 6—7 мм (у дизеля
74VTBF160) , на 8,3 мм (у дизеля
50VTBF НО) и на 11 мм (у ди-
зеля 62VTBF140);
устанавливают болты В так,
чтобы зазор а был равен 5 мм.
Чтобы подтянуть тормозную
цепь, в двигателе «Бурмейстер и
Вайн» вынимают несколько про-
кладок из-под подшипника на-
тяжного колеса. Тормозную цепь
натягивают так, чтобы ее самую
длинную часть можно было вда-
вить вручную на несколько мил-
лиметров вперед и назад. Цепь
нельзя натягивать так, чтобы она
была очень тугой. Поскольку во
'время работы двигателя тормоз-
ная цепь имеет небольшую на-
грузку, часто подтягивать ее не
рекомендуется.
Цепь, приводящую распреде-
литель воздуха, подтягивают при
помощи эксцентриковой цапфы,
на которой расположено натяж-
ное колесо.
Принцип действия натяжного устройства в двигателях МАН
показан на рис. 38.
Цепь натягивают так, чтобы она перемещалась вручную впе-
ред и назад на расстояние, равное около половины толщины звена
цепи, т. е. на 20—30 мм. Следовательно, в данной конструкции на-
тяжного устройства определение правильности степени натяжения
цепи зависит исключительно от опытности обслуживающего пер-
сонала, что является существенным недостатком конструк-
ции.
Недостаточность и неопределенность заводской инструкции по
натяжению цепей приводит к частым случаям разрыва цепей
86
двигателей K6Z 57/80 А3, установленных на серийных судах типа
«Шенкурск» и «Повенец».
Учитывая многочисленные рекламации по работе цепного при-
вода, завод-строитель разработал специальное приспособление для
регулирования натяжения цепи.
Приспособление (рис. 39) устанавливают на фланце 8 натяж-
ного винта цепного привода. После ослабления конических штиф-
тов у фланца отдают контргайки 7 для обеспечения возможности
натяжения цепи винтом 6. Затем
удаляют две диагонально распо-
ложенные гайки со шпилек 5, на
свободные концы которых навер-
тывают специальные шпильки 4
до упора во фланец.
После этого аналогично уда-
ляют оставшиеся две крепежные
гайки. На шпильки 4 устанавли-
вают пружины 1 (имеющие в сво-
бодном состоянии высоту L), шай-
бы 2 и гайки 3, при помощи ко-
торых предварительно подтягива-
ют все четыре пружины 1 на ве-
личину 102,4 мм (пружина будет
иметь высоту Тсж.) Затем все че-
тыре шпильки 4 совместно с гай-
ками отвертывают на пол-обо-
Рис. 39. Устройство для натяжения
цепи дизеля МАН K6Z57/80A3
рота.
При помощи натяжного винта 6, ввертываемого в специальную
шаровую гайку 9, натягивают цепной привод до тех пор, пока фла-
нец 8 не начнет приподниматься со своей опорной поверхности.
В этом установочном положении достигается равновесие между
усилиями натяжения пружин 1 и цепи, т. е. достигается ее пра-
вильное предварительное натяжение. Эту операцию нужно повто-
рить при трех различных положениях цепи, проворачивая двига-
тель на передний ход валоповоротным устройством.
Для демонтажа приспособления шпильки 4 завертывают до
устранения зазора, образовавшегося от поднятия фланца 8, затем
демонтируют гайки 3, шайбы и пружины, отвинчивают две, а за-
тем две другие диагонально расположенные шпильки и на их ме-
сто устанавливают гайки для закрепления фланца. Работу закан-
чивают закреплением натяжного винта контргайками 7.
На дизелях, не имеющих фирменного приспособления, цепной
привод рекомендуется натягивать по величине стрелки прогиба
цепи под действием груза определенного веса. Допустимую вели-
чину стрелки прогиба находят путем специального исследования
отдельно для каждого типа дизеля. Так, для дизеля K6Z 57/80 Аз
нормальная величина стрелки прогиба цепи от груза весом 85 кг
составляет 10—11 м.
Натяжение цепи регулируют следующим образом (рис. 40).
87
Рис. 40. Проверка натяжения цепного
привода дизеля МАН K6Z57/80
Дизель проворачивают валоповоротным устройством в сторону
переднего хода, чтобы контролируемая ветвь цепи ослабла. Ли-
нейкой или угольником замеряют расстояние до шестого ролика
цепи, затем подвешивают груз 6 = 85 кг и повторяют замер. Раз-
ница этих измерений будет являться величиной стрелки прогиба
цепи. При этом сила действия груза должна быть направлена
перпендикулярно к оси цепи и приложена к шестому ролику, счи-
тая от ролика, расположенного на натяжном колесе (звездочке)
и минимально удаленного от корпуса двигателя (см. рис. 40).
В дизелях «Зульцер» RD 76
цепь Рейнольдса для привода вы-
пускных заслонок направляется
при помощи натяжных и беговых
зубчатых колес (рис. 41).
Натяжные колеса 1 вращают-
ся на шейках эксцентрично по от-
ношению к пальцам, закреплен-
ным в станине дизеля, что дает
возможность регулировать натя-
жение цепного привода. Цепь на-
тягивают при помощи тяги 2 и
гидравлического домкрата 3 на
давление 25—30 кгс/см2. Домкрат
перед регулированием наверты-
вают на резьбу натяжного вин-
та 4. Натянув цепь, гайки тяги
завертывают и домкрат снимают.
К одной из обязательных ра-
бот по наладке дизеля относится
проверка правильности положе-
ния распределительного вала от-
носительно коленчатого. Способ
проверки выбирают в зависимо-
сти от конструкции дизеля. Обыч-
но это делают по заводским мет-
кам сцепления шестерен или при
помощи контрольных штихмасов.
ремя сборки дизеля на заводе на
внешних сторонах шестерен в виде цифр или углублений от крена.
Контрольные штихмасы поставляют комплектно с дизелем. Про-
верка положения вала по меткам, очевидно, пояснения не требует.
В дизелях «Бурмейстер и Вайн» для проверки и регулирова-
ния газораспределения широко используют контрольные штихма-
сы. Так, угловое положение распределительного вала выпускных
клапанов при помощи штихмасов проверяют следующим образом.
Мотыль первого цилиндра по меткам или штихмасу (рис. 42, а}
устанавливают в в. м. т. Штихмас для распределительного вала
устанавливают на кормовой муфте реверсивного механизма
(рис. 42, б). Если при этом штихмас не совпадает с контрольным
Метки на шестернях ставят во
88
керном, следовательно, распределительный вал смещен по сравне-
нию с его заводской установкой.
Положение распределительного вала можно проверить также
по углу между осью симметрии кулачной шайбы выпускного кла-
пана с горизонталью при помощи уровня. Ось симметрии шайбы
помечают риской, нанесенной на торце распределительного вала.
Рис. 41. Цепной привод дизеля «Зульцер» RD76
Для проверки мотыль первого цилиндра устанавливают в в. м. т.
В плоскости риски перпендикулярно торцу вала устанавливают
металлическую линейку и при
деляют угол наклона оси
симметрии кулачной шайбы
к горизонтали. Величина
этого угла дана в заводской
инструкции (для главного
двигателя «Бурмейстер и
Вайн» 874VT2BF160 она
равна 17°).
При проверке положения
распределительного вала по
уровню необходимо учиты-
вать крен судна.
На некоторых дизелях
правильность положения
распределительного вала
проверяют на топливной
шайбе: при нахождении мо-
тыля в в. м.т. кулачная шай-
помощи угломера с уровнем опре-
Рис. 42. Шаблоны для проверки и регули-
рования фаз газораспределения дизеля
«Бурмейстер и Вайн»:
/ — носовая картерная стойка; 2 — штихмасы;
3 — носовая щека коленчатого вала; 4 — рубаш-
ка цилиндра; 5 — полумуфта; 6 — вал привода
воздухораспределителя; 7 — распределительный
вал; 8 — ресивер продувочного воздуха
89
ба должна приподнять плунжер топливного насоса на величину,
указанную в регулировочной карте дизеля.
Смещение распределительного вала относительно своего пер-
воначального положения возможно при износе шестерен, цепных
колес или вытяжке цепи. При смещении выше допустимого (бо-
лее 2—3°) вал необходимо повернуть в исходное положение. Это
делают или перестановкой распределительного вала или натяже-
нием цепи (при смещении не более 2%).
На рис. 42, в показана установка штихмаса для проверки воз-
духораспределителя.
§ 16. ПРОВЕРКА И РЕГУЛИРОВАНИЕ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ
S м.т.
10-20’
нм т
Рис. 43. Диаграмма газораспределения
четырехтактного дизеля
Для нормальной работы двигателя внутреннего сгорания необ-
ходимо в определенный момент подать в цилиндр свежий заряд
воздуха и топлива, а после сгорания топлива очистить рабочий
цилиндр от газов.
Подачу воздуха и очистку ци-
линдров четырехтактных дизелей
осуществляют впускными и вы-
пускными клапанами. В двух-
тактных дизелях для этого слу-
жат выпускные и продувочные
окна, вырезанные в нижней части
цилиндровой втулки. В некоторых
двухтактных дизелях очистку ци-
линдра от отработавших газов,
как и в четырехтактных дизелях,
осуществляют при помощи вы-
пускных клапанов (дизели «Бур-
мейстер и Вайн», «Сторк», «Ге-
таверкен» и др.).
Моменты открытия и закрытия
органов газораспределения (кла-
панов или окон), выраженные в
градусах угла поворота коленча-
того вала (° п. к. в.), называют
фазами газораспределения. Для удобства фазы изображают гра-
фически в виде круговой диаграммы (рис. 43). Угол отклонения
мотыля на диаграммах отсчитывают от ближайшей мертвой точки.
Фазы газораспределения зависят от размеров проходных сече-
ний клапанов и окон, объема цилиндров, оборотности дизеля и
некоторых других факторов.
Фазы газораспределения некоторых марок четырехтактных ди-
зелей приведены в табл. 17, а двухтактных — в табл. 18.
Проверку и установку газораспределения производят в следую-
щей последовательности:
1) проверяют правильность положения указателей мертвых то-
чек мотыля;
90
Таблица 17
Фазы газораспределения четырехтактных дизелей (° п. к. в.)
Марка дизеля Впускной клапан Выпускной клапан
заводская условная по ГОСТу Начало от- крытия до в. м. т. Конец зак- 1 рытия после н. м. т. Продолжи- тельность впуска Начало от- крытия до н. м. т. Конец закры- тия после в. м. т. Продолжи- тельность . выпуска
Ч 8,5/11 12 38 230 34 16 230
64 25/34 20 40 240 40 20 240
64 36/45 15 20 215 18 12 210
ЗД6 6ЧСП 15/18 20 48 248 48 20 428
64 32,5/45 16 25 221 42 23 245
2ЧСП 10,5/13 10 29 219 32 7 219
6ЧР 28/45 5 20 205 26 18 224
18Д 6ЧР 30/38 37 47 264 52 32 264
8NVD 36 8ЧР 24/36 20 40 240 40 20 240
4NVD 24 44 17,5/24 20 40 240 40 20 240
6ЧРН 25/34 75 32 287 40 40 260
6С275ЛВ 6ЧРН 27,5/36 82 30 292 40 60 280
8SV 55 и А ' 8ЧРН 36,5/55 75 35 290 50 60 290
ад 8ЧРН 30/38 37 47 264 42 52 247
Д50 6ЧН 31,8/33 80 35 295 50 54 284
ТМАВ-398 8ЧРН 39/68 78 40 298 42 70 292
8LD315 RF '8ЧРН 31,5/45 25 22 227 45 25 250
8ЧРН 40/46 75 35 290 45 75 300
2) устанавливают необходимые зазоры в приводе клапанов;
3) устраняют слабины в приводе распределительного вала и
проверяют правильность его положения относительно коленчатого
вала;
4) проверяют и регулируют фазы газораспределения.
Выполнение пунктов 2 и 3 было рассмотрено выше.
Для определения мертвых положений мотыля у крейцкопфного
дизеля необходимо, вращая его на передний ход, поставить мотыль
в положение ОВ (рис. 44). В этом положении наносят четыре
риски: а — на ползуне 2; b — на параллели 1 против риски а; с —
на торцевой стороне рамового подшипника 4; d — на валу 3 про-
тив риски с. Затем вращают вал так, чтобы мотыль перешел через
мертвую точку и риска а на ползуне вновь совпала с риской b на
параллели. Мотыль при этом займет положение ОА, симметричное
положению ОВ, а напротив риски с на вкладыше подшипника
окажется другое место вала, отмеченное риской d\. Разделив дугу
ddj на валу пополам, получают среднее положение е. Если теперь,
вращая вал в обратную сторону, совместить риску е на валу с
риской с на вкладыше подшипника, то мотыль займет верхнее
мертвое положение. Риска а на ползуне займет положение несколь-
ко выше риски b на параллели. Это новое положение риски а и
будет соответствовать в. м. т. мотыля.
91
Я г>. О'
Хм °
Фазы газораспределения двухтактных дизелей (
* Открытие продувочных окон не означает начало продувки. Она начинается, когда давление газов в цилинд-
ре упадет ниже давления продувочного воздуха и будет иметь место фаза «Выпуск во время продувки».
92
. Н. м. т. мотыля находят аналогичным путем. Мотыль при этом
ставят в положение, диаметрально противоположное указанному.
Точки с и d можно ставить также на маховике, шестерне вало-
поворотного устройства, фланце соединительной муфты, но для
этого вблизи необходима неподвижная деталь, на которой можно
было бы нанести риску.
Для нахождения мертвых точек мотыля
у тронкового дизеля необходимо снять один
из клапанов или форсунку и ввести через
отверстие стержень, уперев его одним кон-
цом в поршень. При определении мертвых
точек этот стержень используют как ползун.
Вместо риски на параллели на крышке ци-
линдра дизеля устанавливают неподвижный
указатель (стрелку).
После определения мертвых положений
мотыля, установки нормальных зазоров в
механизме распределения и проверки пра-
вильности положения распределительного
вала приступают к регулированию газорас-
пределения. Способ проверки фаз газорас-
пределения выбирают в зависимости от
удобства выполнения работ и конструкции
Рис. 44. Определение
мертвых положений пор-
шня дизеля
клапанного привода.
Начало впуска (продувки) или выпуска
у двигателя с клапанным газораспределени-
ем определяют моментом соприкосновения
кулачка распределительного вала с роликом привода соответствую-
щего клапана. Конец впуска или выпуска соответствует моменту
схода кулачка с ролика.
Практически момент открытия клапана определяют следующим
образом. Медленно вращая двигатель валоповоротным устройст-
вом, поворачивают рукой ролик привода клапана; в момент откры-
тия клапана кулачок набежит на ролик и вращать его рукой будет
невозможно.
Момент закрытия клапана также устанавливают по ролику.
Для этого медленно проворачивают двигатель и наблюдают за ро-
ликом соответствующего клапана, пытаясь повернуть его рукой.
В момент закрытия клапана ролик сойдет с кулачка шайбы и бу-
дет поворачиваться от руки.
Моменты набегания ролика на кулачок и схода его с кулачка
можно также определить посредством тонкой бумажки (лучше
кальки) или пластины щупа толщиной 0,03 мм, которые во время
проверки фаз газораспределения вставляют либо под ролик, либо
между ударным болтом на конце рычага (коромысла) и штоком
клапана.
Более точно моменты открытия и закрытия клапанов можно
определить с помощью линейного индикатора. Для этого прибор
на специальном штативе устанавливают рядом с проверяемым
93
клапаном так, чтобы ножка его непосредственно или через какую-
то деталь упиралась в верхнюю часть клапана. Момент открытия
клапана определяют по началу уменьшения показания стрелки
индикатора. Закрытию клапана будет соответствовать остановка
стрелки после небольшого увеличения показания.
Углы поворота мотыля до ближайших мертвых точек, соответ-
ствующие началу и концу открытия клапанов и определяющие
фазы газораспределения, находят непосредственным замером при
помощи универсального угломера или по меткам на маховике
(фланце) и неподвижной стрелке, укрепленной над ним. В послед-
нем случае окружность маховика (фланца) делят на 360°.
Иногда углы фаз газораспределения вычисляют по формуле
/360
-D ’
где / — измеренная дуга на маховике (фланце) от неподвижного
указателя, установленного над ним, до ближайшей мерт-
вой точки на маховике, мм;
D — диаметр маховика, мм.
Если во время ремонта кулачки снимали с распределительного
вала, то проверяют все цилиндры
дизеля. В том случае, когда рас-
пределительный вал и кулачки
'выполнены как одно целое, газо-
распределение обычно проверяют
только у одного первого от махо-
вика цилиндра. Изменение мо-
ментов газораспределения, как
правило, происходит лишь за счет
привода механизма газораспреде-
ления и клапанов.
В практике бывают случаи,
Рис. 45. Диаграмма проф. Ф. А. Брикса
когда вся система газораспреде-
ления сдвинута на некоторый угол в сторону опережения или за-
паздывания вследствие неправильного зацепления передаточных
шестерен. Для устранения такого недостатка шестерни необходимо
вывести из зацепления, переставить вместе с их валами на необ-
ходимую величину, а затем снова ввести в зацепление. После этого
вторично проверяют газораспределение и регулируют его.
У двухтактных дизелей фазы газораспределения определяют по
положению верхней кромки поршня и выпускных и продувочных
окон. В связи с этим у таких дизелей нормальное газораспределе-
ние обеспечивается точным изготовлением и сборкой поршня, ша-
туна и рабочей втулки цилиндра.
Моменты газораспределения двухтактных дизелей также можно
определять при помощи _ бицентриковой диаграммы проф.
Ф. А. Брикса (рис. 45), строящейся по размерам радиуса мотыля
и высот продувочных и выпускных окон. Для ее построения из точ-
ки О радиусом мотыля R в принятом масштабе описывают полу-
94
окружность. На вертикальном диаметре ее от точки О откладыва-
ют вниз поправку Брикса на конечную длину шатуна:
00!=-fr,
где R — радиус мотыля, см;
L — расстояние между осями мотыля и головного подшипни-
ка, см.
Затем в принятом масштабе откладывают от н. м. т. вверх ве-
личину /гь равную расстоянию от н. м. т. до верхних кромок выпу-
скных окон, проводят горизонталь AjA'i до пересечения с окруж-
ностью и соединяют точки А] и A'i с центром О]. После этого про-
водят из центра О прямую ОА параллельно OMi до пересечения с
окружностью в точке А. Точка А будет соответствовать истинному
положению мотыля в момент начала выпуска, а точка Л' —момен-
ту закрытия выпускных окон кромкой поршня. Центральный угол
Ф1 поворота мотыля будет соответствовать полному периоду выпу-
ска. Отложив от н. м. т. величину h2, равную расстоянию от н. м. т.
до верхних кромок продувочных окон, аналогично определяют
угол ф2, равный полному периоду продувки. Точки а и b показыва-
ют положение поршня соответственно в моменты начала и конца
выпуска и продувки.
Диаграмма проф. Брикса годна для случая, когда верхняя
кромка выпускных окон расположена выше верхней кромки про-
дувочных окон (для поперечно-щелевой продувки), а нижние кром-
ки окон совпадают с н.м.т. поршня. Для втулок с другим располо-
жением верхней кромки окон по отношению к н. м. т. характер
диаграммы будет несколько иной, однако принцип построения ее
аналогичен рассмотренному случаю.
Полученные результаты газораспределения сравнивают с дан-
ными завода-строителя. Отклонения допускаются в пределах ±5°.
При съемных кулачках, конструкция которых позволяет их пово-
рачивать относительно оси распределительного вала, можно до-
стичь установки газораспределения с точностью до ±1°.
В отдельных случаях моменты газораспределения можно под-
регулировать за счет изменения зазора в приводе клапанов, не
допуская, однако, отклонения величины зазора за допустимые
пределы.
После проверки впускных и выпускных клапанов определяют
угол опережения пускового клапана. При этом положение рычагов
должно быть установлено на пуск, при автоматических клапанах
угол открытия определяют по набеганию ролика на кулачок возду-
хораспределителя.
При проверке пусковых клапанов особое внимание должно быть
обращено на уточнение величины зазора в механизме их привода.
Чрезмерно малая величина этого зазора может привести к аварии.
Глава
ТОПЛИВНАЯ АППАРАТУРА ДИЗЕЛЕЙ
IV
§ 17. ФОРСУНКИ
В настоящее время используют в основном закрытые форсунки,
у которых выходное отверстие после прекращения подачи топлива
в цилиндр закрывается иглой.
Конструкция закрытой форсунки дизеля 50VTBF110 приведена
на рис. 46.
Топливо от топливных насосов высокого давления по каналу 6
в корпусе 5 поступает в кольцевую выточку в направляющей 3
под иглу 2, прижатую к седлу соплодержателя 1 пружиной 4. Дав-
ление топлива, создаваемое насосом и действующее на конусную
площадку иглы форсунки, создает силу, стремящуюся приподнять
иглу. Этой силе противодействует сила затяжки пружины форсун-
ки. Когда сила давления топлива преодолеет силу затяжки пружи-
ны, игла поднимется и откроет центральное отверстие в соплодер-
жателе, откуда топливо поступает в цилиндр дизеля через распы-
литель. После прекращения подачи топлива насосом игла под
действием пружины сядет в гнездо и закроет отверстие распыли-
теля.
Важной деталью форсунки является ее распиливающее
устройство — распылитель. Распылители (рис. 47) выполняют мно-
годырчатыми, однодырчатыми и штифтовыми, причем штифт может
быть коническим и цилиндрическим. Углы запорного конуса кла-
панного распылителя у различных типов форсунок делают равными
60, 90 или 180°. Наиболее распространены распылители с углом
запорного конуса 60°.
В форсунках дизелей «Бурмейстер и Вайн» (см. рис. 46) широ-
ко применяют распылители с углом запорного конуса 180°,
т. е. уплотнение производится плоскостью. Применение таких рас-
пылителей дает возможность уменьшить подъем (ход) иглы при-
мерно в два раза, что значительно увеличивает срок их службы.
Кроме того, такая конструкция имеет преимущество с точки зре-
ния ремонта распылителя из-за легкой притирки иглы к седлу.
Форсунка должна впрыснуть топливо в цилиндр, распылитель и
распределить его в камере сгорания так, чтобы оно полностью
сгорало, обеспечивая тем самым высокую экономичность и надеж-
ность работы дизеля. Исходя из этих требований, каждая форсун-
ка имеет строго определенное регулирование давления впрыска,
определенное количество и диаметр выходных отверстий, что обес-
96
печивает впрыскиваемой струе топлива необходимую форму, на-
правление, скорость, диаметр капель и т. и.
Качество распиливания топлива в первую очередь зависит от
давления впрыска, регулируемого соответствующим натяжением
пружины. Открытие иглы форсунки при меньшем давлении, чем это
установлено заводом-строителем, вызывает плохое распиливание
Рис. 46. Форсунка дизеля «Бурмейстер и Вайн» 50VTBF110
4—1799 97
топлива и чрезмерный его расход. Повышенное давление может
привести к попаданию топлива на стенки камеры сгорания из-за
неполного сгорания. Кроме того, при этом увеличивается количест-
во топлива, подаваемого в цилиндр.
Однородность и степень распиливания топлива влияют на время
задержки воспламенения, так как чем больше диаметр капель, тем
больше времени требуется на их нагрев и подготовку к самовос-
пламенению. При неудовлетворительном распиливании топлива
двигатель плохо запускается, а при работе дымит, т. е. происходит
повышенное нагарообразование.
Рис. 47. Распылители закрытых форсунок:
а—клапанный многодырчатый; б—клапанный однодырчатый: в —
штифтовый конический; а — клапанный многодырчатый с плоской
иглой
Значительно ухудшается работа двигателя в случае подтекания
форсунки. При этом часть топлива, попадая в цилиндр, не распи-
ливается, что способствует отложению нагара на соплодержателе
н в камере сгорания.
Подтекание форсунки может быть вызвано: отсутствием долж-
ного уплотнения запорного конуса иглы; заеданием (зависанием)
иглы в ее направляющей, вызванным механическими примесями,
попавшими вместе с топливом; нарушением регулировки пружины
форсунки и герметичности нагнетательного клапана насоса.
При зависании иглы в открытом положении закрытая форсунка
работает как открытая. Цилиндр двигателя с такой форсункой
дымит, не развивает полной мощности, а при наличии в топливном
насосе негерметичного клапана появляется угроза прекращения
подачи топлива всеми форсунками из-за попадания воздуха из ка-
меры сгорания в насос.
Довольно часто причиной неудовлетворительной работы двига-
теля является засорение сопловых отверстий форсунки, которое
происходит из-за неудовлетворительной очистки топлива или не-
плотности прилегания иглы. Это приводит к подтеканию топлива
с образованием нагара на концевой части сопла.
Засорение форсунки обычно обнаруживают во время работы по
сильным ударам в нем и нагреванию, а также по понижению тем-
пературы выпускных газов и давления вспышки неисправного ци-
линдра. Продолжительная работа двигателя с неисправными фор-
сунками может вызвать нагрев подвижных частей топливного насо-
са и разрыв нагнетательного трубопровода.
98
Для предупреждения неисправностей форсунки необходимо че-
рез определенные промежутки времени, предусмотренные заводской
инструкцией и Правилами технической эксплуатации, производить
профилактические осмотры и регулирование. При этом, если на
цилиндр установлено две форсунки, работающие от одного топлив-
ного насоса, подбор и регулирование форсунок производятся по-
парно, так как взаимная разрегулировка этой пары значительно
сказывается на индикаторном процессе в цилиндре.
Регулирование форсунок включает в себя следующие этапы:
проверку и регулирование давления открытия иглы форсунки;
проверку герметичности форсунки;
проверку и регулирование
Давление открытия иг-
лы форсунки проверяют на
специальном приборе (рис.
48), который состоит из од-
ноплунжерного насоса, руко-
ятки для прокачивания на-
соса, топливного бачка и ма-
нометра со шкалой деления
до 500—1000 кгс!см2.
Проверяемую форсунку
соединяют с прибором тру-
бопроводом высокого давле-
ния. Давление открытия иг-
лы фиксируют по макси-
мальному отклонению стрел-
качества распыливания топлива.
Рис. 48. Пресс для испытания форсунки
ки манометра в момент на-
чала истечения топлива.
Отклонение величины
давления открытия иглы от нормы допускается ±(5-j-10) кгс/см2.
При большом отклонении форсунку регулируют, изменяя предва-
рительную затяжку пружин.
Характеристики форсунок судовых дизелей приведены в табл. 19.
На качество работы форсунки влияет подъем ее иглы, который
должен быть таким, чтобы распылитель оказывал возможно мень-
шее гидравлическое сопротивление при впрыске. Однако чем боль-
ше подъем иглы, тем меньше срок службы распылителя, так как
при увеличении подъема возрастает скорость посадки иглы в гнез-
до, игла ударяется об упор при открытии и о запорный конус при
закрытии. Весьма важно, чтобы величина подъема иглы была уста-
новлена по заводской инструкции.
Проверить подъем иглы форсунки можно следующим образом.
На верхнюю торцевую поверхность иглы вокруг хвостовой части
укладывают кольцо из свинцовой проволоки диаметром на 0,1—
0,2 мм более предполагаемого подъема иглы. Форсунку собирают,
прижав иглодержатель колпаком, а после разборки измеряют мик-
рометром толщину обжатой проволоки. Таким образом, подъем
иглы будет равен измеренной толщине проволоки.
4*
99
Таблица 19
Характеристики форсунок дизелей
ЛАарка дизеля Подъем иглы, мм Давление откры- тия иглы фор- сунки, кгс1см* Число сопловых отверстий; их Диаметр, мм Цикловая подача топлива, г цикл
410,5/13 0,35 120—140 1; 1
415/18 0,4 210 7; 0,25 —
425/34 0,5 200 8; 0,35 —
Ml7, КДМ46 — 115—120 —
Д50 0,4—0,5 275 9; 0,35 —
ЗД100 0,4—0,5 210 3; 0,56 2X0,33
ДР30/50 0,5 210—230 8; 0,35 1,0
ЗД6 0,48—0,53 200—210 7; 0,25 0,1
ДР43/61 0,5 240 12; 0,4 2,91
ДРН43/61 0,6 300 10; 0,5 —
8LD315FT 0,3 210—220 6; 0,4 —
8SV55 и А — 200—220 — —
NVD24 280 6; 0,25 0,2
NVD 36 280 6; 0,3 0,58
NVD 48 — 300 8; 0,3 1,48
М46М — — 8; 0,38 1,69
М68Т — — 9; 0,5 4,55
КЗЗЕ — — 10; 0,22 0,275
6TD 56 0,8 250 10; 0,4 7,1
SD 60 —— — 10; 0,45 8,9
SD72 0,8—1 250 10; 0,53 15,5
SAD 72 0,8 250 10; 0,65 —
8МН42 — — 8; 0,5 о
RD 76 1,0 250 10; 0,75 —
RD 90 1,1 270 10; 0,9
KZ 57/80C 0,8 220 10; 0,6 7,9
KZ 70/120C 1,2 220 10; 0,65 —
KZ 70/120A5 — — — —
KZ 78/140C 1,2 220 10; 0,75 21,5
GZ 52/90 0,8 • — 10; 0,5 4,5
GZ 52/70 0,8 — 8; 0,45 3,9
MV 40/46 0,8 240 10; 0,48 3,65
G750 S 1,0 400 10; 0,65 18,2
90 OS. — — — —
45OT 1 300—350 10; 0,4 —
680S — — 10; 0,65 14,2
520S 10; 0,45 6,75
TMAB 398 — 300 — —
HOT Lo 75/160 0,6-1 300 12; 0,6 —
74VTBF 160 0,9 300 4; 0,95 2X15
74VT2BF 160 0,75 250—300 4; 0,95 —
50VTBF 110 0,7 220 3; 0,65 2X4.5
62VT2BF 140 — 300 — —
84VT2BF 180 — 300 — —
100
Подъем иглы в форсунках можно также замерять специальным
приспособлением-—микрометрическим индикатором или штанген-
рейсмусом. Величина подъема игл форсунок различных судовых
дизелей находится в пределах 0,3—1,2 мм. Большее значение отно-
сится к малооборотным дизелям, меньшее —к высокооборотным.
У большинства форсунок наиболее распространенных дизелей ве-
личина подъема иглы составляет 0,5—0,8 мм (см. табл. 19).
Подъем иглы форсунки ограничивают различно. Чаще всего
ограничителем является или корпус форсунки, имеющий отверстие
для хвостовика иглы меньше, чем ее наружный диаметр, или спе-
циальное кольцо, вставляемое в корпус. В такой форсунке регули-
рование подъема иглы не предусмотрено.
Если же форсунка имеет регулируемые ограничители (двигате-
ли М17, «Сторк», HOTL075/160 и др.), то, кроме давления откры-
тия, регулируют также подъем иглы поворотом самого ограничи-
теля. У форсунок с изменяемым подъемом иглы перед регулирова-
нием давления открытия ограничители необходимо отвернуть. Пре-
дельное увеличение подъема иглы должно составлять не более
0,15—0,2 мм.
Герметичность форсунки проверяют тем же прибором (см.
рис. 48), которым регулируют давление открытия иглы и оценива-
ют временем падения давления топлива в полости форсунки. Но
сначала необходимо проверить плотность соединения деталей одно-
плунжерного насоса и прежде всего его нагнетательного клапана.
Для этого насос прокачивают до полного удаления воздуха, на
выходной штуцер нагнетательной трубы навертывают глухую проб-
ку, затем медленно поднимают давление топлива до 250 кгс)см2 и
наблюдают за падением давления по манометру.
Герметичность насоса считается удовлетворительной в том слу-
чае, если падение давления с 250 до 200 кгс!см2 происходит в те-
чение 10—12 мин.
Для проверки герметичности форсунку подсоединяют к нагнета-
тельному трубопроводу насоса. Прокачивая ее, удаляют воздух из
топливной системы. Затем медленно повышают давление в полости
форсунки до рабочего, соответствующего моменту открытия иглы.
По манометру и секундомеру фиксируют снижение давления до
предусмотренного в инструкции предела и определяют время паде-
ния давления. При допустимой герметичности понижение давления
от 180 до 100 кгс1см2 происходит за 4—6 мин.
Особо проверяют плотность прилегания иглы форсунки к гнез-
ду. Для этого, отключив манометр прибора, удалив воздух из фор-
сунки и нагнетательного клапана и протерев насухо сопло форсун-
ки, 5—6 раз подают топливо плавным движением рычага насоса.
Сопло форсунки при этом должно оставаться сухим.
Износ запорных поверхностей увеличивает ширину уплотнитель-
ного пояска на запорном конусе иглы и подъем ее. Увеличение
ширины уплотнительного пояска нарушает герметичность и способ-
ствует подтеканию форсунки. Предельная ширина уплотнительного
пояска должна составлять не более 0,8—1 мм.
101
Степень износа направляющей иглы и распылителя оценивают
по количеству топлива, просачивающегося через отводящий штуцер
или отверстие в верху корпуса при продолжительном и беспрерыв-
ном прокачивании топлива через форсунку. Утечка считается допу-
стимой, если она составляет 1—4% поданного топлива. Повышен-
ная плотность иглы в направляющей также нежелательна, так как
может привести к ее заеданию.
Форсунки, охлаждаемые водой пли топливом, необходимо до-
полнительно опрессовать на стенде давлением 5 кгс!см2. Опрессов-
ке подвергают полость охлаждения форсунки или форсунку в
сборе со стаканом.
Распыленное топливо должно быть в туманообразном состоянии
и равномерно распределяться по поперечному сечению струи; в
факеле топлива не должно быть отдельных струй в виде сплошных
нитей и капель.
Кроме того, для обеспечения нормального смесеобразования
требуются определенные дальнобойность струи и угол распылива-
ния топлива. Все это можно проверить также при помощи специ-
ального пресса. Для этой цели применяют бумажный или сетчатый
экран, на который насосом подают определенное количество топ-
лива. По числу и расположению пятен определяют качество рас-
пыливания и число засоренных сопловых отверстий.
Работу форсунки иногда проверяют с помощью полоски белой
бумаги, плотно навернутой на сопло форсунки в один слой. При
подаче топлива в форсунку оно пробивает бумагу, оставляя на ней
небольшие отверстия. Снятый бумажный цилиндр развертывают и
по числу отверстий на бумаге судят о засорении сопел форсунки.
Если сверления сопловых отверстий выполнены правильно, то от-
верстия, полученные на бумаге, будут лежать на одной линии и на
равных расстояниях. При этом необходимо иметь в виду, что быва-
ют форсунки, у которых отверстия намеренно расположены непра-
вильно (например, у дизелей «Бурмейстер и Вайн»), Для проверки
направления струй у таких форсунок применяют специальные при-
способления — кондукторы.
Закупорку и износ сопловых отверстий проверяют специальны-
ми проволочными калибрами. Если калиброванная проволока со-
ответствующего диаметра свободно проходит в сопловое отверстие,
это свидетельствует о недопустимой разработке отверстия. Пре-
дельным износом распыливающих отверстий считают увеличение
диаметра более чем на 10—12% по сравнению с первоначальным.
В случае неравномерного износа сопловых отверстий, овально-
сти и завала кромок сопла распылители также заменяют.
Во время подачи топлива форсункой распыл должен сопровож-
даться звенящим звуком и иметь резкую отсечку (посадку иглы).
Замедленная подача вызывает дробящий впрыск, так как при этом
игла несколько раз открывается и закрывается в течение одного
хода скалки насоса, и впрыск топлива происходит несколькими
порциями. С увеличением скорости подачи топлива насосом дроб-
ление исчезает.
102
Если в результате испытаний обнаружено подтекание топлива,
неудовлетворительный распыл, форсунку разбирают и осматрива-
ют посадочные места гнезда, иглы и ее направляющую. При явном
отсутствии дефектов детали форсунки тщательно промывают топ-
ливом и вторично проверяют. При загорании и закупорке отверстий
распылителя, а также при заедании иглы их очищают и промы-
вают.
Распылители с обгоревшими и рваными кромками и сопловые
наконечники, имеющие обгорание и трещины, заменяют. Если на
гранях гайки корпуса распылителя имеются трещины и неровности
от захвата ключом, эти детали также бракуют. На всей длине
резьбы допускается не более трех смятых или сорванных ниток.
§ 18. ОСОБЕННОСТИ ФОРСУНОК С ГИДРАВЛИЧЕСКИ ЗАПИРАЕМЫМИ
ИГЛАМИ
Работа судовых двигателей внутреннего сгорания на дизельном
топливе с повышенным содержанием серы, а также применение
тяжелых сортов топлива с содержанием серы до 1,5—2% приводит
к затруднениям в эксплуатации топливной аппаратуры — резко
увеличивается коррозия и износ прецизионных пар, появляется
нагарообразование и т. д. Особенно в неблагоприятных условиях
оказываются форсунки, срок работы которых сокращается в не-
сколько раз.
Менее чувствительны к качеству топлива так называемые фор-
сунки с гидравлически запираемыми иглами (рис. 49, а), которые,
кроме того, обеспечивают лучшее управление процессом подачи
топлива.
Форсунки с гидрозапором отличаются от обычных (рис. 49, б)
тем, что в них отсутствуют детали механизмов запирания иглы 3
(пружина 5, шток 6, регулировочный винт 4 и т. д.), а игла прижи-
мается к седлу давлением жидкости, заполняющей пространство
над ней. Уплотняющими поверхностями являются торцевые поверх-
ности иглы и упорной плитки 1 (см. рис. 49, а), а не цилиндриче-
ские поверхности иглы и направляющей, как у обычной форсунки.
Принцип действия форсунки с гидравлическим запиранием иглы
заключается в следующем. Когда давление топлива на нижнюю
коническую площадку будет равно давлению гидросмеси сверху на
торцевую поверхность иглы (р = 0,785 d2), последняя начинает стра-
гиваться с места. После начала подъема суммарные силы резко
возрастут за счет дифференциального эффекта и игла быстро при-
дет в крайнее верхнее положение. С посадкой иглы торцевой по-
верхностью на упорную плитку пояс уплотнения площадью, равной
0,785(d2—d\), исключается из зоны давления гидросмеси.
В конце подачи топлива игла начинает садиться. За счет диф-
ференциального эффекта суммарные силы запирания резко возра-
стут и игла быстро опустится в свое нижнее положение. Резкое
опускание иглы почти полностью исключает вторую фазу свобод-
ного истечения топлива в конце подачи, т. е. «насосный» эффект,
103
протекающий при низких давлениях топлива и высоких плотностях
продуктов сгорания в цилиндре. Это обычно приводит к плохому
распылу топлива, неполному сгоранию, увеличению нагарообразо-
вания, уменьшению моторесурса и экономичности дизеля.
Благодаря перепаду давления между газозапорной и топливной
полостями гидросмесь протекает по цилиндрической поверхности
Рис. 49. Форсунка дизеля 8NVD36
между иглой и направляющей к распыливающим отверстиям, и
ирла находится в постоянно освежаемой масляной ванне. Наличие
большого зазора между иглой и направляющей (до 5—8 мк) и на-
личие масляной ванны резко снижают силы трения и обеспечивают
большой срок службы форсунки.
В большинстве случаев форсунки с гидравлически запираемыми
иглами устанавливают при модернизации топливной аппаратуры
дизеля. В частности, форсунки с гидрозапором широко применяют-
ся в дизелях SKL марок 8NVD36, 4NVD24 и др.
Модернизированная форсунка по внешнему виду ничем не от-
личается от обычной, хотя в целом ее конструкция намного упро-
щается. Корпус форсунки остается старым. Иглозапирающий ме-
ханизм демонтирован и вместо него установлен штуцер 2 (см.
рис. 49, а). Корпус распылителя и сопло также использованы от
немодернизированной форсунки. Распыливающий элемент соединя-
ется с корпусом форсунки обычным образом через соплодержатель
и соединительную муфту.
104
Игла и упорная плитка изготовлены новые. Упорная плитка
установлена без штифтов, так как на ней имеется кольцевая вы-
точка для подачи топлива. Цилиндрические поверхности иглы и
направляющей играют роль только направляющих поверхностей и
не требуют строгой взаимной пригонки (зазор 5—8 мк вместо по-
ложенного для обычной прецизионной пары 2—3 мк). Строго дове-
денными остаются торцевые поверхности иглы и упорной плитки.
В общем, из 29 деталей обычной форсунки 12 выбрасывают и
3 изготавливают заново.
Для обеспечения работы
форсунки с гидравлически
запираемыми иглами на
двигателе устанавливают
специальную систему, состо-
ящую из бака гидросмеси,
насоса, гидроаккумулятора,
перепускного клапана и ав-
томата (рис. 50).
Бак 5 гидросмеси пред-
назначен для хранения, рас-
хода и приема жидкости.
Для удобства контроля за
наличием гидросмеси в си-
стеме на бачке установлено
измерительное стекло; дав-
ление гидросмеси проверяют
по манометру 3.
Насос 1 служит для соз-
дания необходимого давле-
ния гидросмеси в системе и
пополнения ее при работе
дизеля. Утечка гидросмеси
через иглы форсунок 4, не-
плотности перепускного кла-
пана и другие соединения
очень незначительна, поэто-
Рис. 50. Гидрозапорная система
му вполне достаточен насос весьма малой производительности с
постоянным активным ходом. Для этой цели обычно используют
старый топливный насос, приводимый в действие от топливного
кулачка распределительного вала.
Гидроаккумулятор 6 представляет собой баллон емкостью око-
ло 1 л, рассчитанный на давление в системе 250 кгс!см2. Он пред-
назначен для гашения колебаний давления, возникающих в момент
подачи гидросмеси насосом.
Назначение перепускного клапана 7 — поддерживать постоян-
ное давление гидросмеси и регулировать давление начала подъема
иглы форсунки.
Автомат 2 служит для аварийной остановки дизеля при резком
падении давления гидросмеси в системе. В дизелях, работающих
105
при переменной частоте вращения, дополнительно устанавливают
автомат для одноразового мгновенного повышения давления гидро-
смеси до установленной величины в момент пуска дизеля до первой
подачи топлива.
Система гидрозапора работает следующим образом. В бак
гидросмеси через заправочную горловину, имеющую сетчатый
фильтр, заливается запирающая жидкость (гидросмесь). Обычно
используется смесь смазочного масла Д-11 или Дп-11 с дизельным
топливом в пропорции соответственно 4:1. Из бака жидкость по-
ступает к насосу гидросмеси, а затем под давлением — в нагнета-
тельную магистраль и через гидроаккумулятор — к форсункам.
Давление гидросмеси во время работы дизеля в зависимости от
его режима работы регулируют изменением затяжки пружин пере-
пускного клапана. Жидкость после клапана поступает в бак гидро-
смеси или в приемный трубопровод насоса. В случае разрыва тру-
бы или резкого спада давления в системе по другим причинам
автомат отключит топливо, т. е. остановит дизель.
Расход гидросмеси в сутки составляет 0,2—0,3 кг.
Обслуживание и регулирование форсунки с гидрозапором до-
вольно простое. Перед пуском дизеля расходный масляный бак
заполняют гидросмесью. Из всасывающего трубопровода и насоса
гидросмеси выпускают воздух. Затем затягивают пружины пере-
пускного клапана, отдают стравливающий болт гидроаккумулятора
'и прокачкой вручную гидросмесь подают в систему. По мере про-
качки воздух вытесняется из всех узлов и трубопроводов систем, и
как только из-под стравливающего болта гидроаккумулятора пой-
дет чистая гидросмесь, его плотно затягивают, а также обжимают
накидные гайки форсунки.
После прокачки систему гидрозапора проверяют на плотность,
поднимая давление гидросмеси вручную до 250 кгс!см2. Система
считается плотной, если время падения давления с 250 до
200 кгс]см2 составляет не менее 10—15 сек. После этого давление,
понизившись до 60—70 кгс)см2, не должно уменьшаться с прежней
скоростью, в противном случае необходимо притереть уплотни-
тельный поясок золотника перепускного клапана по гнезду.
Со стороны топлива форсунку опрессовывают обычным спосо-
бом. Затем проверяют работу перепускного клапана путем ручной
прокачки системы и стравливания давления. Натяжение пружины
перепускного клапана регулируют на давление 150—160 кгс!см2.
Если в системе гидрозапора имеется автомат повышения дав-
ления (в дизелях, мощность которых регулируется частотой вра-
щения), то проверяют также его работу. Для этого на дизель по-
дают воздух, быстро переводят пусковую рукоятку из положения
«Стоп» в положение «Пуск» и обратно; давление гидросмеси при
этом должно подняться не менее чем до 60 кгс)см2.
Обслуживание системы гидрозапора форсунок при работе дизе-
ля сводится к наблюдению за давлением гидросмеси и уровнем
жидкости в расходном бачке.Давление гидросмеси, а следователь-
но, и начало впрыска топлива в цилиндры дизеля регулируют из-
106
менением натяжения регулировочной пружины перепускного кла-
пана. .
Величину давления гидросмеси определяют по формуле
Рт Рвпр кгс{см,
где р. впр —рекомендованное давление начала открытия иглы фор-
сунки, кгс/см2-,
d{— диаметр иглы, (см. рис. 49), мм;
d2— диаметр посадочного пояса нижнего уплотнительного
узла, мм.
Давление гидросмеси для дизелей завода SKL («Букау-Вольф»)
на номинальном режиме 240—250 кгс!см2.
В последнее время форсунки с гидрозапором стали применять
и на главных дизелях.
§ 19. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТОПЛИВНЫХ НАСОСОВ
I
Топливный насос предназначен для подачи в определенные мо-
менты точно отмеренной дозы топлива через форсунки в цилиндры
дизеля при давлении, обеспечивающем качественный распыл.
Регулирование производительности топливного насоса в зависи-
мости от нагрузки дизеля может быть достигнуто изменением кон-
ца, начала подачи топлива или начала и конца подачи.
В насосах первого типа начало подачи топлива (геометрический
угол опережения впрыскивания топлива) практически остается'
постоянным при любой нагрузке и частоте вращения дизеля. Ре-
гулирование количества подаваемого топлива, в зависимости от
нагрузки дизеля, осуществляется изменением конца подачи топли-
ва: при уменьшении нагрузки отсечка подачи топлива происходит
раньше, при увеличении — позднее.
Преимущество топливных насосов с регулированием по концу
подачи заключается в резком прекращении подачи топлива при
высоком давлении в системе, что обеспечивает качественное рас-
пыливание топлива на номинальной нагрузке дизеля. Недостатком
таких насосов является то, что начало подачи происходит при
нулевой скорости плунжера. Для быстрого нарастания скорости
движения плунжера кулачную шайбу делают с крутым подъемом
профиля. Для ее изготовления, в связи с наличием больших уско-
рений и инерционных сил, вызывающих повышенный износ, требу-
ется материал хорошего качества и специальная термообработка.
Насосы с регулированием по концу подачи хорошо себя заре-
комендовали в дизелях, работающих при постоянной частоте вра-
щения.
Для главных судовых дизелей, работающих с переменной ча-
стотой вращения, указанная топливная аппаратура имеет и извест-
ный недостаток: при переводе работы дизеля на пониженную час-
тоту наблюдается некоторое повышение жесткости работы
107
вследствие увеличения периода задержки самовоспламенения и
быстрого нарастания давления газов в цилиндре.
Однако этот недостаток для многих современных судовых дизе-
лей является несущественным, так как абсолютное значение вели-
Др т-1
чины скорости нарастания давления у них невелико. В свя-
зи с этим топливные насосы с регулированием по концу подачи
успешно применяют и в главных судовых дизелях, работающих с
переменной частотой вращения (дизели «Бурмейстер и Вайн»,
«Поляр», «Сторк», «Фиат», современные модели фирмы МАН).
Топливный насос клапанного
типа дизеля
гулированием
сти по концу
рис. 51.
«Фиат» 750S с ре-
производительно-
подачи показан на
51. Топливный насос дизеля
Рис. 52. Топливный насос дизелей Д
и ДР30/50
Рис.
«Фиат» 750S
108
Плунжер 12 приводится в движение от распределительного ва-
ла 1 через кулачную шайбу 2, ролик 3 и рычажный толкатель.
Полость насоса наполняется топливом через трубу 10 и авто-
матический всасывающий клапан 11. При движении плунжера
вверх клапан И закрывается и топливо через трубопровод 8 вы-
сокого давления начинает подаваться в форсунку. При дальнейшем
движении топлива вверх выбирается зазор между болтом 7 и
шпинделем 9 отсечного клапана, клапан открывается, сообщая на-
гнетательную полость с всасывающей.
Производительность насоса регулируют поворотом эксцентрико-
вого вала 5. Подачу топлива отдельными насосами изменяют при
помощи болта 7. Регулирование опережения производят изменени-
ем толщины прокладки 4 в рычажном толкателе. Насос выключа-
ют из работы валиком 6.
. Насосы второго типа (регулирование по началу подачи) приме-
няют только в дизелях, работающих на гребной винт, т. е. с пере-
менной частотой вращения. В насосах этого типа начало подачи
топлива изменяется в зависимости от режима работы дизеля, конец
же подачи остается постоянным.
При понижении частоты вращения происходит более позднее
начало подачи топлива, т. е. осуществляется автоматическое изме-
нение угла опережения подачи топлива. Поэтому дизель работает
мягко, максимальное давление сгорания на долевых нагрузках
уменьшается значительнее, чем при насосах с регулированием по
концу подачи.
Недостатком топливных насосов такого типа является вялый ко-
нец впрыскивания, происходящий при пониженных скоростях плун-
жера.
Топливную аппаратуру с регулированием по началу подачи при-
меняют в судовых дизелях «Русский дизель», «Зульцер» и др.
Насос клапанного типа с регулированием по началу подачи
топлива в дизелях Д и ДР30/50 изображен на рис. 52.
При нисходящем ходе плунжера 1 открывается впускной кла-
пан 4 и надплунжерное пространство наполняется топливом. В на-
чале нагнетательного хода плунжера, осуществляемого кулачной
шайбой, впускной клапан остается некоторое время открытым, по-
этому топливо частично вытесняется плунжером в приемную по-
лость насоса или в расходную цистерну. Подача топлива в форсун-
ку (через нагнетательный клапан 3) происходит лишь с момента
закрытия впускного клапана, т. е. после того, как шток клапана 4
освободится от толкателя 5. Нагнетание топлива заканчивается,
когда плунжер достигает своего крайнего верхнего положения.
Таким образом, в рассматриваемом насосе перепуск лишнего
топлива из камеры нагнетания осуществляется при помощи толка-
теля 5, задерживающего посадку впускного клапана 4 в начале
хода толкателя.
Регулирование количества подаваемого топлива производят с
поста управления двигателя поворотом эксцентрика 7 (изменением
зазора между штоком клапана 4 и толкателем 5).
109
Изменение подачи топлива и угла опережения отдельных сек-
ций насоса осуществляют регулировочной гайкой 6.
В случае превышения нормального давления нагнетания топли-
ва срабатывает предохранительный клапан 2.
При регулировании по началу и по концу подачи устраняются
недостатки топливных насосов первых двух типов. Комбинирован-
ный метод регулирования дает возможность наилучшим образом
использовать участок наибольших скоростей плунжера на крутой
части профиля кулачка и получить более экономичную работу ди-
зеля при обеспечении мягкой и спокойной его работы.
Регулирование по началу и концу подачи у клапанных насосов
возможно двумя независимыми друг от друга системами, в насо-
сах золотникового типа изменяется одновременно начало и конец
подачи топлива.
К недостаткам насосов с комбинированным регулированием
относится сложность устройства, особенно в клапанном исполне-
нии. Последнее и является основным препятствием широкого рас-
пространения этого способа регулирования в практику дизеле-
строения.
Насосы с регулированием по началу и концу подачи применяют
в некоторых главных судовых дизелях фирм МАН (KZ78/140C,
KZ70/120, DZ60/90), «Зульцер» (8МН42) и др.
На рис. 53 показан топливный насос дизеля МАН KZ70/120 с
комбинированным регулированием подачи топлива. Нагнетатель-
ный ход плунжера осуществляется при помощи кулачной шайбы 25
через ролик 1 и стакан 2. Насос имеет два нагнетательных клапа-
на 5, перепускной клапан 14 и всасывающий 4. Клапан 7 предна-
значен для выключения насоса из работы за счет открытия всасы-
вающего клапана, а также для удаления воздуха из приемной пло-
скости путем открытия клапана на величину до 1 мм.
Производительность насоса изменяется в зависимости от поло-
жения маховика управления дизеля. Механизм регулирования
включает рычаги 20 и 24, закрепленные на эксцентриках 17 и 21,
составной толкатель 22-16-15, нагруженный пружиной 18, и пере-
пускной клапан 14.
При нагрузках дизеля, меньших 60—75% номинальной, регули-
рование количества топлива, подаваемого насосом в цилиндр, про-
изводится как в начале, так и в конце нагнетательного хода плун-
жера, а при номинальной нагрузке и близкой к ней — только по
концу подачи.
Количество подаваемого насосом топлива регулируется перепу-
скным клапаном 14. Канал 8, расположенный между двумя нагне-
тательными клапанами 5, сообщается с перепускным клапаном.
Подача топлива прекращается, как только открывается перепуск-
ной клапан во всасывающую магистраль.
Перепускной клапан 14 приводится в действие вращающимся
на эксцентрике рычагом 24, связанным соединительной тягой с
болтом ролика 1. На рычаге имеется подпятник 23, воздействую-
щий на толкатель 22 перепускного клапана, момент открытия ко-
110
торого можно изменить, перемещая вверх или вниз ось вращения
рычага 24 (путем вращения эксцентрика 21). При перемещении
оси рычага 24 вниз перепускной клапан во время нагнетательного
.хода плунжера откроется позднее и, следовательно, количество
топлива, подаваемого в цилиндр, увеличится.
Рис. 53. Топливный насос дизеля МАН KZ70/120
Эксцентрик 21 служит только для регулирования конца подачи.
Начало подачи регулируется эксцентриком 17.
При работе насоса с малой подачей, соответствующей долевой
нагрузке дизеля, рычаг 19 держит перепускной клапан открытым в
111
начале нагнетательного хода плунжера. При дальнейшем подъеме
плунжера в направляющей втулке 3 вверх рычаг 19 перемещается
вниз и перепускной клапан под действием пружины 9 сядет на
место, фиксируя геометрическое начало подачи топлива. С этого
момента воздействие рычага 24 на рычаг 20 прекратится.
Конец подачи определяется положением, когда выберется зазор
между толкателем 22 и подпятником 23, который в этот момент
коснется толкателя 22. Клапан 14 вместе с толкателями 15 и 16
начнет приподниматься, перепуская топливо в полость 13, а затем
в каналы 6 и 8.
Выключается насос из работы поднятием стакана 2 с роликом
1 вверх. Для этого в стакане имеется ушко, в которое вставляется
тяга 27. Прокачка нагнетательного трубопровода осуществляется
Рис. 54. Плунжеры золотниковых на-
сосов для трех способов регулиро-
вания
Насосы золотникового типа
из трех видов регулирования, дл
рычагом /о.
Для гашения кинетической
энергии перепускаемого топлива
насос оборудован амортизатором
11 с пружиной 10 и поршнем 12.
Большое распространение в
судовых дизелях получают топ-
ливные насосы золотникового ти-
па, которые отличаются от кла-
панных простотой конструкции и
регулирования и требуют значи-
тельно меньше ухода при эксплу-
атации.
позволяют легко получить любой
я этого необходимо лишь изменять
расположение косых регулировочных кромок на плунжере.
На рис. 54 приведены три конструкции плунжера золотникового
насоса, позволяющие регулировать количество подаваемого топли-
ва началом подачи (рис. 54, а), концом подачи (рис. 54, б) и од-
новременно началом и концом подачи (рис. 54, в).
На рис. 55 показан золотниковый насос малооборотного дизеля
«Бурмейстер и Вайн» 74VTBF160.
Плунжер 5 приводится в движение от кулачной шайбы через
ролик 1 и толкатель 2. Всасывающий ход плунжера обеспечивается
пружинами 3 и 4. На плунжере укреплен ползун, скользящий по
направляющим выточкам поворотной втулки 7.
Активный ход плунжера в этом насосе регулируют изменением
конца подачи. Поворот плунжера осуществляется общим отсечным
валиком, от которого к поводкам 6 поворотных втулок идут тал-
репные тяги. Изменяя длину этих тяг, регулируют величину еди-
ничной подачи топлива по цилиндрам. Первоначальную установку
угла опережения производят поворотом кулачной шайбы.
Конструкции топливных насосов и их приводов у дизелей раз-
ных моделей фирмы «Бурмейстер и Вайн» очень близки друг к
другу и отличаются в основном размерами. Так, насос дизеля
50VTBF110 отличается от рассмотренного лишь тем, что в нем
1112
и
9
подвод топлива к двум форсун-
кам осуществляется непосред-
ственно из головки.
Топливные насосы золотни-
кового типа, установленные в
дизелях МАН, работают по то-
му же принципу, что и насосы
БОШ (рис. 56), используемые
в дизелях небольшой мощно-
сти. В верхней части плунжера
насоса сделаны две спираль-
ные канавки: для регулирова-
ния количества подаваемого в
цилиндр топлива и для урав-
новешивания давлений в плун-
жере. Спиральные канавки со-
единяются с рабочей полостью
насоса посредством вертикаль-
ных каналов, просверленных в
плунжере.
Регулирование насоса про-
изводится при помощи валика,
зубчатой рейки 2 и поворотной
втулки 3 с зубчатым венцом.
Верхняя часть поворотной
втулки находится в корпусе на-
соса. Нижний конец плунжера
имеет два выступа, входящих в
прорези во втулке 3. Поворачи-
вая втулку, а вместе с нею и
плунжер 4, изменяют положе-
ние его отсечной канавки 1 от-
носительно впускного отвер-
стия, чем и обеспечивают изме-
нение подачи топлива от нуле-
вой до полной.
В некоторых судовых дизе-
лях небольшой мощности встре-
чаются топливные насосы зо-
лотникового типа, у которых за
плунжером сохраняются функ-
ции золотника только при от-
сечке подачи. Наполнение же
осуществляется через впускной
клапан в самом плунжере (ди-
зель «Бурмейстер и Вайн»
8SV55 и А) или в корпусе
насоса (дизели завода SKL).
Рис. 55. Топливный насос дизеля «Бур-
мейстер и Вайн» 74VTBF160
113
Примером такого клапанно-золотникового насоса может слу-
жить топливный насос дизеля 8S55 и А (рис. 57).
Топливо в полость насоса 4 поступает через окна 1 и всасы-
вающий клапан 2, расположенный в плунжере 3.
Рис. 56. Топливный насос типа БОШ
Аналогично работают топливные насосы дизеля NVD24.
В топливных насосах дизелей NVD48 и NVD36 (конструкция
совершенно одинакова, отличается только диаметром и ходом
плунжера) плунжер-золотник 6 (рис. 58) имеет две симметричные
выточки 5 с наклонными кромками, соединенные радиальным свер-
114
лением. В корпусе насоса находится впускной клапан 1 и нагне-
тательный 3. Клапан 2 предназначен для выпуска воздуха из ма-
гистрали.
При движении плунжера вниз топливо поступает по каналу 4
и через впускной клапан в камеру насоса. Геометрическое начало
подачи топлива определяется моментом посадки клапана 1, конец
подачи — моментом совпадения верхней косой кромки регулирую-
щей выточки 5 с нижней кромкой отсечного окна 7.
Изменение величины подачи топлива регулируется изменением
зазора между верхним торцом плунжера и донышком камеры на-
соса. Необходимая величина зазора устанавливается регулировоч-
ным винтом 8 толкателя насоса. Чем меньше зазор, т. е. чем боль-
ше вывернут регулировочный винт, тем меньше порция подаваемо-
го топлива. Угол опережения регулируется поворотом кулачных
шайб.
115
В процессе работы топливных насосов плунжерные пары, кла-
паны, пружины и привод изнашиваются. В результате происходит
неравномерная подача топлива по цилиндрам, снижается произво-
дительность насоса и давление подаваемого топлива, нарушается
первоначально установленный угол опережения. В связи с этим
топливные насосы периодически проверяют и регулируют (предва-
рительно— на неработающем дизеле, окончательно — во время его
эксплуатации по рабочему процессу).
Регулирование топливных насосов, в зависимости от их конст- *
рукции, включает проверку герметичности и, кроме того, проверку
и регулирование зазора между роликом привода и цилиндрической
частью кулачной шайбы;
нулевого положения насоса;
угла опережения подачи топлива; $
распределения топлива между отдельными цилиндрами.
116
Методы регулирования топливных насосов различны и зависят
от их конструкции. Поэтому при регулировании в первую очередь
необходимо руководствоваться заводскими данными, а при отсутст-
вии их изложенным ниже материалом.
Проверка герметичности. Износ деталей топливного насоса
приводит прежде всего к нарушению его плотности. Потеря герме-
тичности может произойти вследствие пропусков в плунжерных
парах, соединениях (штуцерах, фланцах и т. д.), клапанах (нагне-
тательных, впускных, отсечных) и в местах посадки втулок и гнезд,
клапанов. Для выявления пропусков в насосе его разбирают,
осматривают и опрессовывают, пропуски в соединениях обнару-
живают при внешнем осмотре.
Наибольшее внимание следует уделять состоянию плунжерных
пар (плунжера и втулки) и клапанных пар (седла и клапана).
В современных конструкциях зазор в плунжерных парах топлив-
ных насосов равен 0,0015—0,003 мм. При большем зазоре утечка
топлива значительно увеличивается. Допустимая величина ‘эллип-
тичности плунжера и уменьшения его диаметра — 0,01 мм, конус-
ности — 0,008 мм.
Износ нагнетательного клапана приводит к увеличению зазора
между разгрузочным пояском и отверстием седла. Это ухудшает
разгрузочный эффект клапана, способствует увеличению подачи
топлива, повышению давления в топливопроводе, что искажает
процесс впрыска топлива.
Плотность проверяют отдельно для каждой секции насоса.
Проворачивая дизель, устанавливают его так, чтобы ролик топ-
ливного насоса не соприкасался с кулачной шайбой. Привод руч-
ного управления ставят на полную подачу топлива, отсоединяют
нагнетательный трубопровод от штуцера насоса. Топливо подают
к насосу и прокачивают последний вручную до полного удаления
воздуха. Затем на штуцер ставят заглушку и прокачкой создают в
Насосе давление топлива около 200 кгс/см2. Нажимая на рычаг
ручной прокачки топлива, поддерживают давление постоянным.
Если насос сохраняет это давление в течение времени, указанного
в инструкции завода-строителя (как правило, не менее 15—20 сек
для новых плунжерных пар и 5—7 сек для изношенных), то герме-
тичность считается достаточной.
Результаты опрессовки можно оценивать также путем сравне-
ния опрессовок проверяемой и эталонной пар.
Кроме того,- недостаточную герметичность можно обнаружить
по подтеканию топлива.
Проверку герметичности необходимо делать последовательно
для каждого насоса и результаты сравнивать. Это связано с тем,
что для нормальной работы двигателя наибольшее значение имеет
равномерность подачи топлива по цилиндрам, зависящая прежде
всего от плотности каждого насоса. Абсолютная величина утечки
топлива не имеет такого значения, так как она может быть ком-
пенсирована соответствующим регулированием насосов. Поэтому
при опрессовке топливных насосов в первую очередь надо обра-
117
t
Рис. 59. При-
способление
для опрессовки
плунжерных
пар топливного
насоса
щать внимание на абсолютную величину утечек всего комплекса
насосов. Если окажется, что утечки какого-либо насоса значитель-
но отличаются от среднего значения утечки всех насосов, значит
насос неисправен.
Топливный насос необходимо разбирать и ремонтировать также
в том случае, если выяснится, что плунжер совершенно не пропу-
скает топливо.
При обнаружении неудовлетворительной герметичности насоса
следует проверить плотность посадки втулки в корпусе насоса,,
нагнетательного клапана и прецизионной пары плунжер — втулка.
Неплотность посадки втулки можно устранить поджатием нажим-
ной гайки. Если это не удается, насос надо разо-
брать и торец втулки притереть. Чтобы не было’
перекоса во время притирки, втулку прижимают к
корпусу легким нажатием гайки. Втулку вращают
при помощи хомута, надетого на выступающую
часть втулки.
Плотность нагнетательных (а также впускных}
клапанов проверяют с помощью керосина. Для это-
го клапан ставят в свое гнездо и сверху наливают
керосин, который не должен просачиваться под
клапан.
Герметичность клапанов топливного насоса про-
веряют также при помощи сжатого воздуха. Двига-
тель ставят в положение «Стоп» и подают сжатый
воздух к нагнетательному клапану. При неплотно-
сти воздух будет выходить через открытый спускной
кран. Испытание всасывающего клапана осущест-
вляют при вынутом нагнетательном клапане.
Плотность плунжерных пар проверяют в специ-
альном приспособлении (рис. 59). Для этого за-
глушкой 3 закрепляют втулку 6 и плунжер 5 в кор-
пусе приспособления. На заглушке имеется штуцер 2, через кото-
рый ручным насосом нагнетают керосин в рабочую полость 4 под
давлением 600 кгс{см2.
Герметичность плунжерных пар оценивают по утечке керосина
через отверстие 1 в корпусе приспособления. Эта утечка не должна
превышать 70 г в минуту.
Разница плотностей плунжерных пар насосов, установленных
на одном дизеле, не должна превышать ±15% средней плотности
для новых плунжерных пар и ±20% для изношенных пар.
На работу топливного насоса большое внимание также оказыва-
ет величина подъема нагнетательного клапана. Желательно иметь,
возможно меньший подъем клапана, так как его увеличение вызы-
вает быстрый износ деталей. С другой стороны, клапан должен
иметь достаточное проходное сечение, обеспечивающее минималь-
ное сопротивление топливу при его подаче к форсунке. У нагнета-
тельного клапана, имеющего отсасывающий поясок, подъем всегда
больше, чем у клапана без пояска.
118
I
- Величина подъема нагнетательного клапана для некоторых ди-
зелей (согласно заводской инструкции) следующая (в мм):
ЗД6......................4
8 ЧРН 30/38 .... 3
ЗД100, К Z78/40, KZ57/80 . . 2
Д и ДР30/50, 8ДР43/61, SD72.... 1,5
Проверка и регулировка зазора между роликом привода и ци-
линдрической частью кулачной шайбы. Величина зазора под роли-
ком оказывает влияние на момент его набегания на рабочий про-
филь кулачной шайбы, т. е. от величины зазора зависит распре-
деление подачи топлива в цилиндр дизелей. Кроме того, отсутствие
зазора приводит к повреждению кулачной шайбы и ролика.
Зазор между роликом и цилиндрической частью кулачной шай-
бы замеряют щупом. Если цилиндрическая часть кулачной шайбы
имеет некоторую эксцентричность, то для руководства принимают
минимальную величину зазора, полученную при различных поло-
жениях шайбы.
Величина зазора указана в инструкции завода-строителя и
обычно лежит в пределах 0,15—0,5 мм.
В большинстве случаев зазор регулируют при помощи нажим-
ного болта, имеющегося в корпусе насоса.
Проверка и установка нулевого положения насоса. К проверке
нулевого положения приступают после опрессовки насоса и устра-
нения всех пропусков.
Цель регулирования.топливного насоса на нулевую подачу —
получить одновременное выключение всех насосов при остановке
двигателя. Это означает, что при установке привода ручной отсеч-
ки на нулевое деление шкалы все секции насоса должны прекра-
щать подачу топлива в цилиндры, что должно гарантировать оста-
новку дизеля.
Однако из-за различного износа прецизионных пар насоса и
форсунки и наличия слабины в рычажных связях подача топлива
отдельными насосами, даже после самой тщательной статической
регулировки, никогда не бывает одинаковой.
Поэтому насосы приходится подрегулировать во время работы
дизеля, что может вызвать смещение нулевой подачи. Для надеж-
ной остановки дизеля привод ручного управления насосом должен
иметь некоторый свободный ход в сторону уменьшения подачи.
Для этого насос регулируют так, чтобы его выключение наступало
не при нулевом положении рычага управления, а несколько рань-
ше— на одно-два деления до нулевого положения.
Методику регулирования на нулевую подачу рассмотрим при-
менительно к основным типам насосов.
В топливном насосе с регулированием по началу подачи (впу-
скными клапанами) его выключение проверяют следующим обра-
зом (см. рис. 52).
Коленчатый вал дизеля при помощи валоповоротного устройст-
ва устанавливают в положение, при котором ролик проверяемого
1.19
насоса будет находиться на вершине выступа кулачной шайбы.
При этом положении ролика плунжер насоса займет крайнее верх-
нее положение (конец подачи). Затем привод ручного управления
насосом ставят на 1—2 (в некоторых дизелях на 3—4) деления от
нуля. В таком положении насос не должен подавать топливо,
т. е. между нижней направляющей частью впускного клапана 4 и
штоком 5 не должно быть зазора. Если это положение не соблю-
дено, то регулировочным болтом 6 уменьшают или увеличивают
длину штока 5, добиваясь устранения зазора.
Проверку открытия впускного кла-
Рис. 60. Индикаторное приспо-
собление для регулирования
топливного насоса
пана или, что то же самое, отсутствия
зазора между впускным клапаном 4 и
штоком 5, при соответствующей уста-
новке привода управления насосом,
можно осуществлять также при помо-
щи топлива. Для этого, сняв предохра-
нительный клапан 2, сообщают насос с
расходной топливной цистерной. При
наличии в цистерне топлива оно само-
теком должно поступать в насос и вы-
ходить из него в отверстие предохрани-
тельного клапана. Если топливо из от-
верстия предохранительного клапана
не вытекает, увеличивают длину штока
5 до появления топлива.
Выключение подачи топлива при
нулевом положении ручного управле-
ния насосом можно проверить также
при помощи приспособления с линей-
ным индикатором (рис. 60).
Двигатель устанавливают так, что-
бы плунжер проверяемого топливного
насоса занял крайнее верхнее положе-
ние, что будет соответствовать концу
подачи топлива. Привод ручного управления насосом ставят на
нулевое положение (положение «Стоп»), Снимают штуцер и дета-
ли, закрывающие впускной клапан. Устанавливают индикаторное
приспособление для измерения перемещения впускного клапана и
плунжера насоса. В связи с тем, что индикаторы часового типа
имеют ограниченный ход, приспособление имеет рычаг с переда-
точным числом (обычно 1:3). Далее ввертывают регулировочный
болт 6 (см. рис. 52), при этом всасывающий клапан 4 сядет в свое
гнездо. Затем, вывертывая регулировочный болт, приподнимают
впускной клапан на величину 0,5 мм. В момент, когда рукоятка
поста управления стоит на нуле и впускной клапан поднят на
0,5 мм, подачи топлива в цилиндр не произойдет.
Измерение величины подъема впускного клапана, а также уста-
новку плунжера в крайнее верхнее положение производят по ин-
дикатору, как показано на рис. 60.
120
Проверяют и регулируют каждую секцию насоса, причем в это
время привод ручного управления переставлять в другое положе-
ние нельзя.
Нулевое положение топливного насоса с регулированием по
концу подачи (отсечным клапаном) проверяют иначе (см. рис. 51).
Вынув нагнетательный клапан, ставят привод управления насосом
на полную нагрузку и прокачивают вручную насос до полного
удаления воздуха. На нагнетательный патрубок насоса ставят за-
глушку. Рычаг управления насосом переводят на 1/4 нагрузки и
создают давление ручной прокачкой. Затем привод управления
насосом медленно переводят на меньшую нагрузку, наблюдая при
этом за моментом срыва. В момент срыва, соответствующий мо-
менту открытия отсечного клапана (или золотника), перевод рыча-
га управления насосом прекращают и измеряют величину остав-
шегося свободного хода до нулевого деления шкалы и за этим
делением.
При отсутствии свободного хода привода управления насосом
или при недостаточной его величине топливный насос регулируют.
Для этого привод управления насосом устанавливают так, чтобы
стрелка указателя стояла между нулевым и первым делениями
шкалы. Между роликом и кулачком устанавливается зазор, ука-
занный в заводской инструкции (0,15—0,5 мм).
При заглушенном нагнетательном патрубке в насосе создают
давление, нажимая на рычаг ручной прокачки. При закрытом от-
сечном клапане рычаг опускаться не будет. Медленным вращением
гаек талрепной тяги (или регулировочного болта) добиваются от-
крытия отсечного клапана. Этот момент определяют по началу
опускания рычага ручной прокачки, причем обеспечивается нуле-
вое положение насоса и приблизительное равномерное распреде-
ление подачи топлива по отдельным цилиндрам.
Рассмотренный способ применим ко всем типам насосов беском-
прессорных дизелей.
Проверка и регулирование угла опережения подачи топлива.
Угол опережения подачи топлива является наиболее важным пока-
зателем, от которого зависит экономичность, надежность и долго-
вечность дизеля.
Углом опережения называют угол отклонения мотыля относи-
тельно в. м.т., соответствующий началу подачи топлива. Различают
геометрический и действительный углы опережения. Геометриче-
ским углом опережения называют угол до в. м. т. от начала нагне-
тания топливным насосом. Он соответствует моменту закрытия
впускного клапана (в клапанных насосах) или отверстия во втулке
плунжером (в золотниковых насосах).
Действительный угол опережения определяется началом подъ-
ема иглы форсунки. На рабочий процесс дизеля влияет действи-
тельный угол опережения, который может отличаться от геометри-
ческого на 2—20° п. к. в. (за счет упругости топлива и длины тру-
бопровода, утечек и т .д.). В связи с тем, что для определения
действительного угла опережения необходима специальная аппара-
121
тура, на практике обычно имеют дело с геометрическим углом, ко-
торый более доступен для измерения.
Из теории двигателей внутреннего сгорания известно, что при
увеличении угла опережения подачи топлива, когда значительная
часть топлива сгорает до прихода поршня в в. м.т., увеличивается
термический и индикаторный к. п.д. (ц, и т]г ) и соответственно
уменьшается удельный расход топлива. Однако при этом резко
возрастает максимальное давление сгорания рг , такой процесс
характеризуется высокими значениями степени нарастания давле-
р,
ния при сгорании — - и значительным нарастанием давления по
Рс А
ДД ТА
углу поворота коленчатого вала . Работа двигателя при таких
условиях протекает напряженно, «жестко» и может даже сопро-
вождаться стуками; ударные нагрузки на детали кривошипно-ша-
тунного механизма и подшипники возрастают, что увеличивает их
износ и сокращает срок службы.
Значительное уменьшение угла опережения приводит к проти-
воположным результатам, т. е. происходит догорание топлива на
Др
линии расширения, уменьшается pz и , резко возрастает
удельный расход топлива. Экономичность дизеля понижается, так
как увеличиваются потери тепла в стенки цилиндра, повышается
температура отработавших газов и уменьшается действительная
степень расширения. В результате чрезмерное уменьшение угла по-
дачи приводит также к повышенному износу дизеля, так как при
этом процесс сгорания топлива характеризуется интенсивным об-
разованием кокса, а повышение температуры отработавших газов
сопровождается возрастанием температуры и тепловой напряжен-
ности деталей цилиндрово-поршневой группы.
Следовательно, для каждой конструкции дизеля, в зависимости
от его характеристики (частоты вращения, степени сжатия, спосо-
ба смесеобразования, качества топлива и т. д.), должен быть вы-
бран оптимальный угол опережения подачи топлива, обеспечиваю-
щий наилучшие мощностные и экономические показатели работы
дизеля. Такой угол опережения, подбираемый опытным путем ди-
зелестроительным заводом или при теплотехнических испытаниях,
указывается в формуляре дизеля.
При наладке и регулировании дизеля следует из рекомендован-
ного заводом-строителем предела выбирать верхнее значение угла
опережения подачи топлива, так как в этом случае обеспечивается
более экономичная работа дизеля.
Необходимость проверки угла опережения подачи топлива обыч-
но возникает в случае смещения кулачной шайбы топливного насо-
са на распределительном валу или ее замены.
Для проверки правильности закрепления кулачной шайбы на-
сосов с регулированием по началу подачи контрольным положени-
ем служит конец подачи топлива, определяющий момент наиболь-
шего подъема плунжера насоса, когда ролик привода находится на
122
вершине выступа кулачной шайбы. Угол отклонения мотыля отно-
сительно его в. м. т., соответствующий концу подачи топлива, явля-
ется постоянным для насосов этого типа и указывается в паспорте
дизеля.
Положение кулачной шайбы для топливных насосов с регули-
рованием по началу подачи проверяют следующим образом. Мед-
ленно вращают коленчатый вал дизеля до тех пор, пока ролик
проверяемого насоса Не поднимется на вершину выступа кулачной
шайбы. В этот момент проворачивание вала прекращают и замеря-
ют угол отклонения мотыля соответствующего цилиндра.
Момент прихода плунжера в крайнее верхнее положение точнее
всего можно зафиксировать по линейному индикатору, установлен-
ному на направляющую плунжера или какую-либо деталь, связан-
ную с ним (см. рис. 60). Для этого снимают нагнетательный тру-
бопровод со штуцером и вынимают нагнетательный клапан вместе
с его седлом и пружиной.
Далее несколько раз проворачивают коленчатый вал вперед и
назад, замечают наибольшее показание индикатора, соответствую-
щее крайнему верхнему положению насоса. Затем, вращая дизель
вперед, устанавливают плунжер насоса в это положение. При та-
ком положении кулачной шайбы топливного насоса на распреде-
лительном валу геометрический угол опережения должен соот-
ветствовать рекомендованному.
При необходимости угол опережения проверяют по моменту
закрытия впускного клапана при помощи линейного индикатора,
установив топливную рукоятку поста управления в положение,
соответствующее номинальной мощности дизеля.
У насосов с регулированием по концу подачи контрольным по-
ложением является момент начала подачи топлива, являющийся
постоянным. Причем у насосов с регулированием подачи отсечным
клапаном начало подачи топлива совпадает с моментом набегания
выступа кулачной шайбы на ролик, что соответствует началу дви-
жения плунжера. В топливных насосах золотникового типа начало
подачи определяется моментом закрытия золотником (плунжером)
приемного отверстия в направляющей втулке, так как момент на-
бегания выступа кулачной шайбы на ролик не является началом
подачи.
Для проверки угла опережения у насосов с регулированием по
концу подачи топлива поступают так. Коленчатый вал устанавли-
вают при помощи валоповоротного устройства в положение, при
котором мотыль проверяемого цилиндра не дошел примерно на
45° до в. м. т., и делают нормальным зазор между роликом привода
и кулачной шайбой (по инструкции). Затем медленно вращают ко-
ленчатый вал двигателя в направлении, соответствующем перед-
нему ходу, до момента соприкосновения ролика с выступом кулач-
ной шайбы, что определяется затормаживанием ролика.
Момент начала движения плунжера, определяющий геометри-
ческий угол опережения, можно установить также по линейному
индикатору (см. рис. 60).
123
По меткам мертвых точек на маховике или фланце коленчато-
го вала определяют соответствующий этому положению угол откло-
нения мотыля от в. м. т., т. е. угол опережения подачи топлива.
Конец подачи топлива у этих насосов находят по моменту от-
крытия отсечного клапана.
В насосах золотникового типа угол опережения находят следу-
ющим образом. Устанавливают коленчатый вал в положение, при
котором ролик не касается кулачной шайбы, отдают штуцер и вы-
нимают из насоса нагнетательный клапан с пружиной. Устанавли-
вают крышку
насоса на место и прижимают ее фланцем. Сообща-
ют насос с расходной топливной цистерной, топ-
ливо вытекает струей из открытого отверстия
нагнетательного клапана. После вытеснения
воздуха из насоса прикрывают пальцем отвер-
стие штуцера.
Медленно проворачивая двигатель в направ-
лении переднего хода, устанавливают момент
прекращения вытекания топлива из нагнетатель-
ного штуцера. Этот момент будет соответство-
вать началу подачи топлива насосом.
Определять угол подачи топлива рассмотрен-
ным способом для получения более точного ре-
зультата необходимо не менее двух раз.
Наконец, момент начала (конца) подачи топ-
лива можно определять по началу движения ме-
ниска топлива в специально установленной стек-
лянной или металлической трубке, имеющей воз-
можно меньший внутренний диаметр (около
2 мм). Такой моментоскоп (рис. 61) можно сде-
лать в судовых условиях.
Проверку опережения подачи топлива по мо-
ментоскопу осуществляют в следующем порядке.
Привод управления насосом устанавливают на
полную подачу (на передний ход). Устанавлива-
ют нормальный зазор между роликом и цилинд-
рической частью кулачной шайбы. Отсоединяют
соответствующую нагнетательную трубу топлив-
прокачивают насос вручную до полного уда-
Рис. 61. Моменто-
скоп
ного насоса и
ления из него воздуха. На нагнетательный штуцер насоса устанав-
ливают моментоскоп, трубу которого при прокачивании насоса за-
полняют топливом. Медленно вращая коленчатый вал, по моменту
начала движения мениска в стеклянной трубке моментоскопа (или
моменту начала вытекания топлива из трубки) определяют начало
подачи топлива.
Если необходимо определить конец подачи, продолжают прово-
рачивать дизель до момента прекращения вытекания топлива из
моментоскопа.
По моментам начала и конца подачи топлива находят соответ-
ствующие углы поворота коленчатого вала относительно в. м. т,
124
Проверку необходимо произвести несколько раз, чтобы полу-
чить надежные данные, различающиеся между собой не более чем
на 1—2°. Способ проверки топливных насосов по моментоскопу
является самым простым и может быть применим во всех насосах.
Однако такая проверка возможна только у исправных топливных
насосов.
Пользование моментоскопом для проверки угла опережения по-
дачи топлива у насоса, прецизионные пары которого значительна
изношены, не рекомендуется, так как полученный угол будет значи-
тельно отличаться от действительного (геометрического) вследст-
вие протекания топлива через плунжер насоса.
Иногда возникает необходимость в перестановке кулачной шай-
бы на распределительном валу. Эту операцию выполняют различ-
ными способами в зависимости от конструкции крепления шайбы.
Обычно шайба крепится на втулке, жестко посаженной на рас-
пределительном валу. Чтобы шайба не проворачивалась, на ее
торцевой поверхности делают мелкие зубья, входящие в соответ-
ствующие углубления на боковой поверхности втулки. При помо-
щи этих зубьев и переставляют кулачную шайбу.
Для увеличения угла опережения подачи топлива кулачнук>
шайбу переставляют по направлению вращения распределитель-
ного вала, для уменьшения — смещают ее в обратную сторону. Пе-
рестановка кулачной шайбы на один зубец вызывает изменение
угла опережения приблизительно на 3—5°. После смещения шайбы
необходимо повторно проверить угол опережения.
Если у реверсивных дизелей установлены симметричные профи-
ли кулачных шайб, то уменьшение угла опережения подачи топли-
ва на передний ход приведет к увеличению угла опережения при
работе дизеля на задний ход и наоборот.
Наивыгоднейший угол опережения у дизелей устанавливают
для работы на передний ход, являющийся основным режимом ра-
боты.
Проверяя работу топливного насоса, необходимо помнить, что
установка кулачной шайбы на распределительном валу является
исходным базисом регулирования дизеля. Поэтому изменять ее
положение нужно лишь тогда, когда угол опережения подачи топ-
лива (или конец подачи) не соответствует паспортным данным ди-
зеля, а также при переходе на другой сорт топлива.
Во всех остальных случаях, когда требуется так называемая
динамическая «подрегулировка», осуществляемая на рабочем ди-
зеле, необходимо применять другие способы, предусмотренные в
большинстве конструкций топливных насосов.
В частности, в насосе золотникового типа в дополнение к сме-
щению кулачной шайбы для регулирования угла опережения ис-
пользуют ввернутый в толкатель 1 (рис. 62) регулировочный болт
2, упирающийся в направляющий стакан 3 плунжера 4. Регули-
рование производят путем изменения длины этого болта. При ввер-
тывании болта угол опережения уменьшается, при вывертывании —
увеличивается.
125
рачивая коленчатый
Рис. 62. Передача от ку-
лачкового вала к плун-
жеру топливного насоса
дизеля Д50
Однако такое регулирование допускается при сохранении нор-
мальной величины открытия плунжером приемного отверстия.
В противном случае прибегают к перестановке кулачной шайбы на
распределительном валу.
Величину открытия приемного отверстия во втулке золотнико-
вого топливного насоса проверяют следующим способом. Прово-
вал, ставят плунжер насоса в крайнее ниж-
нее положение, снимают нагнетательный
клапан и его пружину. При помощи глуби-
номера измеряют расстояние от верхнего
торца гнезда нагнетательного клапана до
дна канала внутри плунжера. Затем колен-
чатый вал проворачивают до тех пор, пока
глубиномер не поднимается на 2 мм, после
чего глубиномер вынимают, а насос сооб-
щают с расходной топливной цистерной.
После вытеснения воздуха из насоса че-
рез открытое отверстие гнезда нагнетатель-
ного клапана начнет выливаться топливо.
Продолжают медленно проворачивать дви-
гатель в ту же сторону, прикрывая отвер-
стие нагнетательного клапана пальцем.
Когда приемное отверстие во втулке пере-
кроется верхней кромкой плунжера, вытека-
ние топлива прекратится. В этот момент
проворачивание коленчатого вала прекра-
щают и замеряют расстояние от верхнего
торца гнезда нагнетательного клапана до
дна канала внутри плунжера.
Величину открытия приемного отверстия
во втулке определяют разностью показаний
начального и конечного замеров.
В насосах клапанного типа «подрегули-
ровку» угла опережения производят изме-
нением длины толкателей впускных или отсекательных клапанов,
либо обоих сразу (в насосах со смешанным регулированием).
Значения геометрических углов опережения для некоторых
двигателей приведены в табл. 20.
Проверка и регулирование распределения топлива между от-
дельными цилиндрами. При неравномерной подаче топлива от-
дельными секциями топливного насоса несколько цилиндров ди-
зеля оказываются перегруженными по тепловой напряженности.
В цилиндрах ухудшается качество сгорания топлива, увеличивает-
ся тепловая напряженность, появляется интенсивное нагарообразо-
вание и т. д. Другие цилиндры могут оказаться недогруженными.
Неравномерная нагрузка цилиндров приводит к тому, что
уменьшается мощность дизеля, повышается расход топлива и
ухудшаются условия работы, которые могут привести к прежде-
временному выходу дизеля из строя.
126
Таблица 20
Величины геометрических углов опережения, град.
Марка дизеля Угол опереже- ния пбдачи то лива до в. м. т.» ° Марка дизеля Угол опере- жения пода- чи топлива до в. м. т.»
Ч 8,5/13 18—25 550VTBF 110 5—8
Ч 10,5/13 17—24 562VT2BF 140 —
Ч 13/18 17—24 874VTBF 160 5-6
М50Ф 29—31 874VT2BF 160 5
ЗД6 28—30 684VT2BF 180 5-6
40Д 22—24 K6Z 57/80АЗ 5-6
18Д 15—18 K6Z 57/80С 5—6
Ml7, КДМ46 16 K7Z 70/L20C 10—11
6ЧР 28,5/42 15-18 K9Z 70/120А5 4—5
6БК43 18—20 K7Z 78/140С 5
9ДМ 19—24 — —
ДР 30/50 18—22 8МН42 22
6ЧРП 25/34 22 5TD 48 —
5Д50С 28—30 9МН 51 —
6С275Л 16 6TD56 9—10*
6С275В 14 9SD 60 —
6ЧР 28/45 18-24 8SD 72 10—11
6ЧР 29/42 24 5SAD 72 9—10-
NVD 24 RD 76 —
NVD 36 10 9RD 90
NVD 48 10 456Т 21
IhR 21,6/31 18—22 C758S 24—26
&LD 315RF 20—22 C909S —
8SV55hA 8-42 HOTL075/160 —
8ДР 43/61 8—9
ЗД100 15—<17 ТМАВ-398 8—12
М68Т 21 М46М 28—30
Равномерная подача топлива по отдельным цилиндрам опреде-
ляется работой не только топливного насоса, но и форсунки. Рав-
номерное распределение мощности по цилиндрам обеспечивается
одинаковыми порциями впрыскиваемого топлива (цикловой пода-
чей). Производительность блочных многоплунжерных насосов ди-
зелей небольшой мощности регулируют на стенде. Топливные на-
сосы судовых дизелей, как правило, проверяют непосредственно
на дизеле.
Как уже говорилось, приблизительно равномерная подача топ-
лива по отдельным цилиндрам дизеля обеспечивается установкой
нулевого положения топливного насоса.
Более надежна проверка — при сборе топлива через нагнета-
тельный штуцер насоса (или моментоскоп) в мерную мензурку
за несколько ходов плунжера. Эту операцию осуществляют в сле-
дующем порядке. Рычаг управления насосом устанавливают на
полную подачу («Полный ход»), отсоединяют от насоса нагнета-
тельную трубу. На нагнетательный штуцер устанавливают момен-
тоскоп и после удаления из насоса воздуха его прокачивают. Со-
127
бирают в мензурку 10—15 полных подач топлива из каждого на-
соса (подачи должны производиться при максимально возможной
скорости нажатия рычага для прокачивания насоса). После от-
стоя в течение 10—15 мин определяют средний объем топлива,
Рис. 63. Передача к рейке,
управляющей подачей топлива,
дизеля Д50
поданного за один ход плунжера.
Допускаемым отклонением в про-
изводительности отдельных насосов
следует считать 2,5%. При большем
отклонении насосы необходимо регу-
лировать.
В насосах золотникового типа про-
изводительность изменяют поворотом
плунжера или его втулки при помощи
зубчатой рейки. Для этого отвертыва-
ют (для увеличения производительно-
сти) или завертывают (для уменьше-
ния производительности) гайку /
(рис. 63) на вилке 2 на конце зубча-
той рейки <3.
Регулирование единичной подачи
топлива в насосах с регулированием по
началу подачи (см. рис. 52) осущест-
вляют изменением зазора между хво-
стовиком впускного клапана 4 и тол-
кателя 5. Чем больше этот зазор (при
нахождении плунжера в верхнем край-
нем положении), тем раньше закроет-
ся впускной клапан и тем больше бу-
дет подано топлива в цилиндр. При уменьшении зазора происхо-
дит обратное. Зазор изменяют регулированием длины толкателя
5 при помощи талрепного соединения.
Аналогичным способом регулируют производительность и в
клапанных насосах с регулированием по концу подачи топлива
(см. рис. 51).
В топливных насосах с регулированием по началу и концу по-
дачи топлива изменение единичной подачи топлива достигают со-
ответствующим воздействием на'выпускной или отсечной клапан
или на оба сразу.
На крупных судовых дизелях производительность отдельных
топливных насосов можно регулировать путем установки одина-
ковых полезных ходов плунжеров при установке топливной ру-
коятки поста управления на полную подачу, используя для этого
специальное приспособление с линейным индикатором (см. рис. 60).
При помощи индикатора можно установить полезные ходы плун-
жера с точностью до 0,05 мм, что обеспечит достаточно равномер-
ную подачу топлива в цилиндры дизеля.
Если в результате регулирования насоса в отдельных секциях
пришлось значительно изменить подачу, то насос необходимо про-
верить на нулевую подачу.
328
Глава СИСТЕМЫ ПУСКА, РЕВЕРСА, ПРОДУВКИ
И НАДДУВА ДИЗЕЛЕЙ
§ 20. ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА
Система пуска служит для раскручивания дизеля на частоту
вращения, при которой обеспечивается самовоспламенение топли-
ва в его цилиндрах.
Пуск судовых главных и вспомогательных дизелей производят
сжатым воздухом.
Пусковая система состоит из следующих основных элементов:
баллонов сжатого воздуха; клапанов (золотников) управления;
главного пускового (маневрового) клапана; воздухораспределите-
ля; пусковых клапанов на цилиндрах дизеля; блокирующего уст-
ройства и трубопроводов, соединяющих устройства системы.
Пусковые баллоны (воздухохранители) предназначены для хра-
нения сжатого воздуха с давлением 25—30 кгс/см2, необходимого
для пуска дизеля. Запас сжатого воздуха в баллонах должен
обеспечить не менее 12 последовательных пусков для реверсивных
дизелей и не менее 6 — для нереверсивных, без пополнения балло-
нов воздухом.
Число пусковых баллонов составляет обычно не менее двух
для каждого главного и вспомогательного дизеля.
Клапаны (золотники) управления служат для открытия и за-
крытия главного пускового клапана с поста управления дизелем.
По принципу работы они подразделяются на разгрузочные и на-
грузочные. Первые управляют работой главных пусковых клапа-
нов путем их разгрузки, вторые — путем нагрузки.
Главные пусковые (маневровые) клапаны сообщают воздухо-
распределители и пусковые клапаны на крышках цилиндров ди-
зеля с баллонами сжатого воздуха при переводе рукоятки управ-
ления в положение «Пуск» и разобщают пусковую магистраль при
остановке дизеля или переводе его на работу на топливе. Главные
пусковые клапаны автоматически согласовывают моменты подачи
воздуха с положением механизма топливоподачи и реверса.
Конструктивно главные пусковые клапаны разделяются на два
типа:
клапаны, которые открываются за счет их разгрузки от возду-
ха (дизели «Бурмейстер и Вайн», «Зульцер», МАН, 8ДР 43/61
и др.);
клапаны, которые открываются за счет их нагрузки воздухом
(дизели «Фиат», «Сторк»),
5-1799
129
Конструкция главного пускового клапана главного дизеля
«Бурмейстер и Вайн» показана на рис. 64, а. Он состоит из порш-
ня 5, нагруженного пружиной 4, самого клапана 1 и вспомогатель-
ного (разгрузочного) клапана 6. При открытии клапана 1 трубо-
провод от пусковых клапанов сообщается с рабочей воздушной
магистралью; через вспомогательный клапан 6 происходит осво-
бождение рабочей магистрали от воздуха.
Рис. 64. Главный пусковой (маневровый), пусковой клапаны и воздухорас-
пределитель дизеля «Бурмейстер и Вайн».
После открытия главного разобщительного клапана воздух из
баллона направляется в полость а главного пускового клапана и
одновременно — к разгрузочному клапану поста управления, а за-
тем по трубопроводу 3 в крышке 2 в управляющий цилиндр (по-
лость б). Площадь поршня 5 больше площади тарелки клапана
1, поэтому воздух стремится открыть клапан 1, но ему противо-
действуют давление воздуха со стороны управляющего цилиндра
(из полости б) и пружина 4. Поршень (а следовательно, и кла-
пан /) удерживаются в закрытом состоянии.
При переводе топливопусковой рукоятки в положение «Пуск»
разгрузочный клапан поста управления сообщит управляющий ци-
линдр (через трубу 3) с атмосферой. Цилиндр разгрузится, и
клапан 1 откроется. Воздух из полости а поступит к пусковым
клапанам дизеля. Клапан 6 во время пуска находится в закрытом
положении.
После перевода топливопусковой рукоятки в положение «Ра-
бота» воздух от разгрузочного клапана поста управления посту-
пит в полость б главного пускового клапана и закроет его. Через
130
открывшийся клапан 6 пусковая магистраль разгружается в ат-
мосферу.
Конструкция главного пускового клапана дизеля «Бурмейстер
и Вайн» предусматривает также ручное открытие клапана.
Пусковые клапаны, предназначенные для подачи воздуха в ци-
линдры дизеля при его раскручивании, выполняют обычно с пнев-
матическим управлением. Для открытия пускового клапана управ-
ляющий воздух подают в полость над поршнем клапана, для за-
крытия эту полость сообщают с атмосферой или ресивером проду-
вочного воздуха.
Основные детали пускового клапана, изображенного на
рис. 64, б: корпус 10, поршень 11, шток 8 с тарелкой 7, пружина
16, втулка 9, крышка 12, уравновешивающий поршень 17, сальник
13, гайка 14 и масленки 15.
Пусковой клапан открывается после того, как сжатый воздух
от воздухораспределителя заполнит управляющий цилиндр. В ре-
зультате давления воздуха на поршень И пусковой клапан откро-
ется и сообщит цилиндр дизеля с пусковым баллоном.
Воздухораспределители предназначены для открытия и закры-
тия пусковых клапанов на цилиндрах дизеля. В судовых дизелях
применяют воздухораспределители в основном двух типов: золот-
никовые и дисковые.
Золотниковые воздухораспределители выполняют с числом зо-
лотников, равным числу цилиндров, и двумя кулачными шайба-
ми (переднего и заднего хода). Реверсирование таких воздухо-
распределителей осуществляют осевым смещением распредели-
тельного вала.
Золотниковые воздухораспределители выполняют также с од-
ной кулачной шайбой и двумя золотниками на каждом цилиндре.
Реверсирование в таком случае производят изменением подачи
управляющего воздуха к группам золотников переднего и задне-
го хода.
Встречаются и другие схемы воздухораспределителей.
Для пояснения принципа работы на рис. 64, в приведена кон-
струкция воздухораспределителя золотникового типа, применяю-
щегося в главных судовых дизелях фирмы «Бурмейстер и Вайн».
Золотник 22 воздухораспределителя в нерабочем состоянии
прижат пружиной 20 в верхнее крайнее положение. При откры-
тии главного разобщительного клапана воздух из баллона запол-
нит полость а, находящуюся в корпусе 21, и прижмет (за счет
разности площадей поясков 18 и 19) все золотники 22 к кулачной
шайбе 23. В зависимости от ее положения полость а сообщается
либо с полостью в (открытие пускового клапана), либо с разгру-
зочной полостью б, сообщенной с атмосферой (закрытие пуско-
вого клапана).
Если, например, хвостовик золотника попадает на фасонную
(рабочую) часть шайбы, золотник сообщит полость а с каналом
в, ведущим к одному из пусковых клапанов. После окончания
пуска золотник под действием пружины 20 поднимется вверх и
5‘ 131
соединит канал в с полостью б, сообщенной с атмосферой. Трубо-
провод, ведущий к пусковым клапанам, разгружается и клапаны
закрываются.
§ 21. СИСТЕМЫ РЕВЕРСИРОВАНИЯ
Реверсивное устройство предназначено для изменения направ-
ления вращения коленчатого вала при маневрах судна. Реверсив-
ное устройство компануется вместе с пусковым. Время реверсиро-
вания по Правилам Регистра СССР не должно превышать 10—
15 сек.
Процесс пуска и реверсирования вращения коленчатого вала
состоит из следующих последовательных операций:
выключение подачи топлива и остановка вала дизеля;
подъем роликов клапанных толкателей и плунжеров топливных
насосов;
замена устройств, управляющих распределением, на устройство
обратного хода (сам реверс);
опускание роликов толкателей на кулачные шайбы другого на-
правления вращения коленчатого вала;
пуск дизеля воздухом и перевод его на топливо при новом на-
правлении вращения вала.
Схема реверсивного устройства определяется типом дизеля и
его тактностью, а в двухтактных дизелях — еще и типом про-
дувки.
Способы реверсирования:
осевым перемещением распределительного вала с двойным
комплектом кулачных шайб (на передний и задний ход). Для пе-
ревода дизеля с переднего хода на задний (или наоборот) необ-
ходимо поднять ролики (рычагов клапанов, топливных насосов,
воздухораспределителей) над кулачными шайбами, переместить
распределительный вал в осевом направлении в положение зад-
него (или переднего) хода и опустить ролики на кулачные шайбы
(четырехтактные реверсивные дизели, а также некоторые двух-
тактные—МАН и др.);
осевым перемещением распределительного вала воздухораспре-
делителя и поворота кулачков распределительного вала (двух-
тактные малооборотные дизели с контурно-поперечной системой
продувки — «Фиат», «Зульцер» 5SAD-72);
поворотом барабана воздухораспределителя (при симметрич-
ном топливном кулачке). Операция реверсирования предусматри-
вает лишь изменение положения барабана воздухораспределителя
(дизели ДР-30/50, ДР-43/61);
поворотом распределительного вала (при симметричном про-
филе кулачной шайбы топливных насосов и воздухораспредели-
теля) (дизели «Зульцер» 6TD-56);
поворотом распределительного вала с двойным комплектом ку-
лачных шайб воздухораспределителя относительно коленчатого ва-
.132
ла в направлении, обратном его вращению (главные дизели «Бур-
мейстер и Вайн»);
осевым перемещением распределительного вала топливных на-
сосов и поворотом заслонки в выпускном патрубке (дизели МАН
KZ 78/140А);
поворотом распределительного вала топливных насосов, кулач-
кового вала воздухораспределителя и заслонки в выпускном пат-
рубке (дизели «Зульцер», RD-76, RD-90).
Рнс. 65. Реверсивно-пусковое устройство дизеля «Бурмейстер н Вайн»
Для предотвращения неправильных маневров обслуживающим
персоналом (пуск при включенном валоповоротном устройстве,
торможение дизеля воздухом при подаче топлива в цилиндры,
большая подача топлива при смешанном пуске и т. п.) в ревер-
сивно-пусковой системе предусмотрены блокирующие устройства.
Для пояснения работы реверсивно-пускового устройства на
рис. 65 приведена схема пуска и реверса главного дизеля «Бур-
мейстер и Вайн».
Перед запуском дизеля открывают разобщительный клапан на
баллоне пускового воздуха и запорный клапан 1 на посту управ-
ления. Сжатый воздух поступает к главному пусковому клапану
2 и одновременно по трубопроводу 12 — к разгрузочному клапа-
ну 21, а от него по трубе 9 — к нагрузочному поршеньку главного
133
пускового клапана 2, прижимая его к седлу. В результате пуско-
вой воздух в цилиндры не поступает.
Чтобы запустить дизель, пусковую рукоятку 22 ставят в поло-
жение «Пуск». При этом шток клапана 21 с помощью системы ры-
чагов переместится и поступление воздуха через трубопровод 12
прекратится, а трубопровод 9 соединится с атмосферой. В резуль-
тате этого главный пусковой клапан 2 разгрузится и откроется,
воздух по трубопроводу 3 поступит к пусковым клапанам 4 на ци-
линдрах дизеля, а по трубопроводам 5, 6 и 8 — к воздухораспреде-
лителю 13, который управляет пусковыми клапанами на
дизеле. «
После раскручивания коленчатого вала до определенной час-
тоты вращения пусковую рукоятку 22 из положения «Пуск» пере-
двигают в положение «Топливо» (или «Работа»), При этом кла-
пан 21 закроется, главный пусковой клапан перекроет воздушную
магистраль, и подача воздуха в цилиндры дизеля прекратится.
Реверсирование вала дизеля «Бурмейстер и Вайн» осущест-
вляют следующим образом. Пусковую рукоятку ставят в положе- J
ние «Стоп», а реверсивную рукоятку 23 передвигают в положение |
заданного хода («Назад»), Во время перестановки рукоятки 23 |
она посредством системы рычагов тягой 10 подведет соответст-
вующие (переднего или заднего хода) кулачные шайбы 7 под ро-
лики золотников воздухораспределителя 13, осуществляя его ре-
верс.
Затем пусковую рукоятку 22 переводят в положение «Пуск».
Воздух начнет поступать в цилиндры дизеля, остановит его, a i
затем заставит вращаться в обратном направлении. Одновремен-
но автоматически открывается клапан И, давая доступ воздуху
(по трубе 20) к тормозному устройству 17. Под давлением возду-
ха поршень тормозного устройства прижмет ролик к тормозному
диску 18, замедляя этим вращение распределительного вала 14 и
фиксируя его в нужном положении.
Как только коленчатый вал начнет вращаться в обратную сто-
рону, цепная шестерня 16 вместе с ведущей половиной кулачной
муфты 19 провернется до встречи с другим выступом половины
муфты, заклиненной на распределительном валу. На этом опера-
ция реверсирования кулачных шайб топливных насосов заканчи-
вается.
К концу реверса автоматически закрывается клапан И (с по-
мощью кольца 15 и системы рычагов) и прекращается поступле-
ние воздуха в тормозное устройство 17. Одновременно срабаты-
вает блокировочное устройство, позволяя передвинуть пусковую
рукоятку в положение пусковой подачи топлива.
Основным достоинством рассмотренной системы реверса явля-
ется простота конструкции и быстрое осуществление маневра за
счет воздушного торможения коленчатого вала. Использование
для реверсирования энергии самого дизеля исключает необходи-
мость применения специального сервомотора для поворота рас-
пределительного вала.
134
Пусковые и реверсивные устройства в процессе эксплуатации
дизеля работают непродолжительное время (только при пуске и
реверсе) и поэтому не подвержены существенному износу. Одна-
ко для обеспечения исправного состояния и предотвращения ава-
рий при маневрах судна они нуждаются в систематическом осмот-
ре, проверке и, если нужно, в ремонте.
Баллоны сжатого воздуха загрязняются маслом и отложения-
ми, их арматура подвержена коррозии и износу. Баллоны очи-
щают, перебирают их головки, протирая клапаны, не реже одного
раза в год, а также перед внутренним осмотром баллонов инспек-
тором Регистра СССР. Внутренний осмотр баллонов делается
один раз в 3 года, гидравлическое испытание — один раз в 6 лет.
При осмотре обращают внимание на состояние предохрани-
тельных клапанов, трубок продувания, прокладок, резьб на шпиль-
ках и гайках. Разборку арматуры и всякие ремонтные работы с
баллонами можно производить только после снижения давления
в них до нуля (атмосферного). Результаты осмотра и гидравли-
ческих испытаний заносят в паспорт баллона.
Основными неисправностями реверсивно-пусковых устройств
являются неплотности в главных и пусковых клапанах, а также
зависание пусковых клапанов и золотников воздухораспредели-
телей.
Главные пусковые клапаны и пусковые клапаны на крышках
цилиндров дизеля осматривают, очищают и при необходимости
притирают в сроки, указанные в графике планово-предупредитель-
ных осмотров (примерно два раза в год). Главные пусковые кла-
паны периодически смазывают несколькими каплями масла, но не
чаще одного раза в сутки. Слишком обильная подача масла в
пусковые устройства нежелательна (во избежание взрывов). Что-
бы пусковые клапаны исправно работали и не заедали, их еже-
дневно проворачивают (при неработающем дизеле). После каж-
дого проворачивания штоки пусковых клапанов ставят в перво-
начальное положение, иначе клапан может потерять герметич-
ность.
Пусковые клапаны проверяют на герметичность в следующем
порядке. Закрывают разобщительный клапан на трубопроводе по-
дачи сжатого воздуха к воздухораспределителю, открывают глав-
ный разобщительный клапан пускового воздуха (после баллона
сжатого воздуха), открывают все индикаторные краны, ставят
пусковую рукоятку управления в положение «Пуск», подают воз-
дух ко всем пусковым клапанам.
Неплотный пусковой клапан можно обнаружить по поступле-
нию воздуха через индикаторный кран соответствующего ци-
линдра.
Проверку легкости движения поршеньков, роликов воздухорас-
пределителей и их очистку осуществляют один раз в месяц. Рас-
пределители, имеющие заедание, притирают с маслом в корпусе;
в дисковых воздухораспределителях притирают соответствующие
поверхности диска и корпуса.
135
Рис. 66. Схема проверки возду-
хораспределителя
Перед реверсированием дизеля воздухораспределитель прове-
ряют вручную. При этом пружины должны быстро возвращать зо-
лотники, прижатые к кулачкам, в исходное положение.
После переборки реверсивно-пусковой системы проверяют мо-
менты открытия и закрытия пусковых клапанов. В случае механи-
ческого привода углы подачи пускового воздуха определяют так
же, как фазы газораспределения (см. гл. III). Если пусковые кла-
паны автоматические с пневматическим управлением, подачу воз-
духа в цилиндры проверяют по воздухораспределителю. Методи-
ку проверки выбирают в зависимости от его конструкции.
Наиболее простой способ определе-
ния правильности сборки и работы воз-
духораспределителя заключается в
проверке совпадения специальных ме-
ток, нанесенных на корпусе и на ци-
линдрической части золотника. Золот-
ник при этом нужно прижать рукой к
кулачной шайбе в момент, когда ее
цилиндрическая часть находится под
хвостовиком толкателя золотника. При
правильной сборке контрольные метки
должны совпадать. Если они не совпа-
дают, то поднимают или опускают зо-
лотник способами, предусмотренными
для данной конструкции воздухорас-
пределителя.
Принцип определения фаз открытия пусковых клапанов заклю-
чается в установлении моментов, когда золотник закрывает или
открывает отверстия в корпусе воздухораспределителя, сообщаю-
щие пусковые клапана или с баллоном, или с атмосферой.
Проверку ведут в следующей последовательности. Замеряют
величину s (рис. 66), равную расстоянию от торца корпуса 4 воз-
духораспределителя до верхней кромки отверстия, сообщающего-
ся с пусковыми клапанами. Реверсивную рукоятку устанавливают
в положение «Вперед». Проворачивая коленчатый вал по ходу,
кулачную шайбу 1 устанавливают относительно золотника 2 пер-
вого цилиндра дизеля в положение, соответствующее началу дви-
жения золотника вниз (рис. 66, а). Поворачивая коленчатый вал
далее и периодически его останавливая, глубинометром замеряют
расстояние Sj от торца корпуса воздухораспределителя до торца
золотника. При замере золотник прижимают рукой к поверхности
кулачной шайбы.
Момент, когда 8i=s, будет соответствовать началу открытия
отверстия 3 (рис. 66, б) воздухораспределителя для подачи возду-
ха в пусковой клапан и его открытию. Мотыль первого цилиндра
не дойдет до в. м. т. на величину, равную углу опережения пода-
чи пускового воздуха в цилиндр.
По такому же принципу находят и момент, соответствующий
закрытию пускового клапана. Переставив реверсивную рукоятку
136
на положение «Назад», определяют моменты открытия и закрытия
пусковых клапанов для заднего хода.
Полученные результаты не должны отличаться от рекомендо-
ванных заводом-строителем более чем на ±3°.
Способы проверки зазоров между роликами и кулачными
шайбами, их рекомендованные значения, а также проверка рас-
пределительных валов и их приводов приведены в главе III.
§ 22. СИСТЕМЫ ПРОДУВКИ И НАДДУВА
В зависимости от характера движения потока воздуха системы
продувки дизелей подразделяют на контурные и прямоточные.
Рис. 07. Основные типы продувки
По взаимному расположению продувочных и выпускных окон
в цилиндре и наличию дополнительных устройств в схемах кон-
турные продувки разделяют на: поперечные бесклапанные, попе-
речные с автоматическими клапанами у продувочных окон, петле-
вые бесклапанные, петлевые бесклапанные с заслонкой у выпуск-
ных окон.
В поперечной бесклапанной продувке («Русский
дизель», «Зульцер») выпускные клапаны находятся выше проду-
вочных, расположены они друг против друга (рис. 67, а). При хо-
де поршня вниз поршень сначала открывает выпускные окна, а
затем продувочные. Продувочный воздух направляется вверх,
затем поворачивает вниз, выталкивая отработавшие газы в про-
дувочные окна. При ходе поршня вверх происходит потеря заряда
воздуха от момента закрытия продувочных окон до момента за-
крытия выпускных окон, что является недостатком системы.
Для увеличения заряда воздуха поперечную бесклапанную си-
стему впоследствии несколько видоизменяли, снабдив ее авто-
матическими клапанами у продувочных окон, которые рас-
положили в два ряда (рис. 67, б). Благодаря наличию автомати-
137
ческих клапанов предотвращается заброс газов в ресивер проду-
вочного воздуха и обеспечивается (при закрытии выпускных
окон) дозарядка цилиндра за счет динамического подпора. Эту
систему применяют в дизелях «Зульцер» (SD-72, TD-56), «Фиат»,
«Нахаб-Поляр» и др.
Поперечная бесклапанная продувка с заслон-
кой у выпускных окон применена в дизелях «Зульцер» с надду-
вом (типа RD). Помимо основного ряда продувочных окон, на-
ходящихся против выпускных, предусмотрен ряд дополнительных
окон, расположенных под выпускными. Дополнительный ряд уве-
личивает общее сечение продувочных окон без увеличения их вы-
соты, что уменьшает долю потерянного хода поршня. Для избе-
жания потери заряда воздуха после того, как поршень закроет
основные продувочные окна, выпускные окна перекрываются за-
слонкой. В первых моделях дизелей заслонки имеют качательное
движение от индивидуального привода, в последующих — вра-
щательное движение от общего привода. Заслонки изготовляют из
набора стальных пластин.
Петлевая бесклапанная продувка характерна для
дизелей МАН (рис. 67, s). Верхние окна выпускные, нижние —
продувочные. Воздух направляется к днищу поршня, ц^днимается,
описывает петлю и направляется к выпускным окнам, вытесняя
отработавшие газы. Вследствие расположения выпускных окон
над продувочными снижается расход воздуха на продувку, одна-
ко это приводит к значительной потере полезного хода поршня и
заряда цилиндра воздухом.
В дизелях без наддува для уменьшения потери заряда уста-
навливают заслонки (вращающиеся золотники), которые закрыва-
ют выпускные окна после того, как поршень перекроет продувоч-
ные окна. В дизелях с наддувом золотники не устанавливают, так
как энергия потерянного заряда используется в газовой турбине.
В прямоточных схемах продувки поток воздуха движется
вдоль оси цилиндра и только в одном направлении: снизу вверх
или сверху вниз. При прямоточных продувках расходуется на 10—•
20% меньше продувочного воздуха, чем при контурных.
Прямоточные продувки могут быть двух вариантов: клапанно-
щелевые и щелевые.
Прямоточно-клапанные продувки применяют в дизелях
«Бурмейстер и Вайн», «Сторк», «Гетаверкен» и некоторых двига-
телях Коломенского завода. Продувочные окна расположены по
всей окружности, выпускные клапаны — в крышке цилиндра
(рис. 67, г).
Прямоточно-щелевые продувки (рис. 67, д) применяют
в дизелях с противоположно движущимися поршнями (ЗД100,
9Д100, СПГГ, «Доксфорд», «Фербенс-Морзе», «Хорланд»,
«Вольф»), В этих дизелях при движении поршней навстречу один
другому в цилиндре происходит сжатие воздуха. При расширении
газов поршни расходятся, сначала нижний поршень открывает
выпускные окна, а затем верхний поршень — продувочные. Пор-
138
шень, управляющий открытием выпускных окон, опережает пор-
шень, управляющий открытием продувочных окон, обычно на 5—
10° поворота коленчатого вала.
Большое разнообразие систем продувок, применяемых в судо-
вых дизелях, привело к разработке и внедрению значительного
количества различных систем наддува, которые органически взаи-
мосвязаны с продувочными системами дизелей.
Наддувом называют принудительную подачу в цилиндры уве-
личенного весового заряда воздуха для повышения среднего эф-
фективного давления и увеличения мощности дизеля. Форсировку
дизеля при наддуве оценивают степенью наддува Хя= -(где
реа, ре-—среднее эффективное давление с наддувом и без него).
Дизели выполняют с умеренным (2vH<l,5), средним (^н = 1,5—
4-2) и высоким (2iH>2) наддувами.
По конструктивному признаку наддув дизелей разделяется на
механический, газотурбинный, комбинированный.
Механический наддув обеспечивается нагнетателем, при-
водимым от коленчатого вала. Механический нагнетатель потреб-
ляет 7—10% мощности дизеля. В связи с этим механический над-
дув применяют лишь в некоторых дизелях небольшой мощности.
В судовых малооборотных дизелях используют газотурбинный
и комбинированный наддувы.
При газотурбинном наддуве воздушный нагнетатель
(компрессор) приводится в действие от газовой турбины, работа-
ющей на выпускных газах дизеля. Отсутствие непосредственных
затрат мощности дизеля на привод нагнетателя заметно повышает
механический к. п. д. и снижает удельный эффективный расход
топлива.
Чистый газотурбинный наддув распространен у четырехтакт-
ных, а также у двухтактных дизелей с прямоточной системой про-
дувки («Бурмейстер и Вайн», «Сторк», «Доксфорд» и др.). Это
объясняется тем, что в дизелях с прямоточной продувкой из-за
сравнительно меньшего избытка воздуха температура выпускных
газов выше, чем в дизелях с контурной продувкой. Это позволяет
повысить мощность турбины и обеспечить без дополнительного
продувочного насоса давление воздуха, необходимое для продув-
ки и наддува.
Системы газотурбинного наддува выполняют с турбинами по-
стоянного или переменного (импульсного) давления.
Турбины постоянного давления (одну или две на дизель) уста-
навливают на конце общего для всех цилиндров выпускного кол-
лектора, откуда газы подводятся ко всем соплам турбин. Выпуск-
ной коллектор выполняют увеличенного объема, благодаря чему
в нем устанавливается почти постоянное давление.
Объем выпускного тракта для импульсных турбин делают
уменьшенным, а сами турбины размещают как можно ближе к ци-
линдрам. На дизель устанавливают 2—3 турбины. В коротком кол-
лекторе сравнительно небольшого сечения давление газов остает-
139
ся переменным. В момент открытия выпускных клапанов давление
будет наибольшим, затем оно падает и после открытия впускных
органов в выпускном коллекторе будет несколько ниже давления
наддувочного воздуха.
У двухтактных дизелей один турбонагнетатель с импульсной
турбиной устанавливают на 2, 3 и 4 цилиндра (наиболее высокие
степени наддува могут быть получены при работе на одну турби-
ну трех цилиндров
Рис. 68. Схема газотур-
бинного наддува
дизеля, заклиненных друг относительно друга
«под углом 120°). Газ подводится к турбинам
по отдельным патрубкам от каждого ци-
линдра (иногда по двум патрубкам от каж-
дого цилиндра). Раздельный подвод газа
делается для создания в выпускных кол-
лекторах наибольших импульсов давлений.
За счет высоких давлений, а следова-
тельно, температур и скоростей мощность
импульсных турбин при наддуве рк = 1,4-г
-г 1,6 KZCjCM2 больше мощности турбин по-
стоянного давления на 20—50% • Однако с
повышением давления наддувочного воздуха
(рк%2 кгс]см?) эффективность импульсных
турбин снижается, так как увеличение их
мощности становится менее ощутимым и не
всегда оправдывается усложнение выпуск-
ной системы дизеля (большее число газо-
турбонагнетателей, разделение выпускных
коллекторов и др.).
На дизелях «Бурмейстер и Вайн», широко распространенных
на судах морского флота, применяют газотурбинный наддув при
импульсном подводе газа к турбине. Вначале предполагалось, что
при пуске дизеля, оборудованного системой чистого газотурбинно-
го наддува, потребуется подавать продувочный воздух вспомога-
тельным нагнетателем, приводимым в действие электродвигателем.
Однако как показал опыт эксплуатации, в этом нет необходимос-
ти. Дизель во время пуска вполне обеспечивается воздухом, по-
даваемым газотурбонагнетателем, а вспомогательный нагнетатель
используется в качестве аварийного. В случае выхода из строя
газотурбонагнетателя автономный нагнетатель обеспечивает пода-
чу воздуха, достаточную для работы дизеля с частотой вращения
около 60% номинальной.
Схема чистого газотурбинного наддува показана на рис. 68.
Воздушный нагнетатель К приводится в действие от газовой тур-
бины Т, использующей энергию выпускных газов дизеля. Сжа-
тый воздух охлаждается в воздухоохладителе ВО, откуда он на-
правляется в воздушный ресивер Р, а затем — к продувочным ок-
нам цилиндра дизеля.
Дизели с контурной продувкой имеют более низкую темпера-
туру выпускных газов вследствие большого избытка воздуха по
сравнению с дизелями, оборудованными прямоточно-клапанной
140
Рис. 69. Схема комбинированного по
следовательного наддува дизеля
«Зульцер»
продувкой. Поэтому на дизелях с контурной продувкой газотур-
бинный наддув может быть осуществлен лишь при помощи до-
полнительных продувочных насосов, т. е. комбинированный над-
дув.
Комбинированный наддув представляет собой сочета-
ние газотурбинного и механического способов наддува. В качестве
нагнетателей с механическим приводом применяют подпоршневые
полости цилиндров дизеля, а также центробежные, ротативные
или поршневые насосы.
В зависимости от способа
включения подпоршневых поло-
стей или продувочных насосов и
газотурбонагнетателей схемы
комбинированного наддува разде-
ляют на последовательные, па-
раллельные и последовательно-
параллельные.
В 'последовательных
схемах первая ступень наддува
образуется газотурбонагнетате-
лями, дополнительные продувоч-
ные насосы (подпоршневые поло-
сти) используются в качестве вто-
рой ступени наддува. Последова-
тельный наддув применяют в ди-
зелях «Зульцер» (5SAD 72,
6RD76, 9RD90), «Фиат» (S),
«Гетаверкен» (VGS-и), ДРН-
30/50, 40Д, 45Д, 10Д-100 и др.
Последовательная схема наддува создает благоприятные усло-
вия для работы газотурбонагнетателя на всех режимах дизеля.
Благодаря второй ступени пусковые и маневровые качества дизе-
ля сохраняются такими же, как и у дизелей без наддува. При
выходе из строя газотурбонагнетателя дизель обеспечивают возду-
хом дополнительные продувочные насосы и он развивает 50—70%
номинальной мощности.
Недостаток схемы последовательного наддува — необходимость
иметь весьма развитую вторую ступень наддува, обеспечивающую
работу дизеля на полном ходу с необходимым избытком проду-
вочного воздуха. Это усложняет конструкцию дизеля и увеличи-
вает число дополнительных продувочных насосов.
Схема последовательного наддува дизеля «Зульцер» показана
на рис. 69. Выпускные газы, регулируемые заслонкой 3, поступа-
ют в газовую импульсную турбину 2. Нагнетатель 1 подает воз-
дух через охладитель 6 в общий коллектор 5. При ходе поршня
вверх через автоматические клапаны воздух из общего ресивера
поступает в подпоршневые полости 4. При нисходящем ходе порш-
ня подпоршневые полости, работая как вторая ступень наддува,
подают воздух в цилиндр дизеля.
141
Вначале продувка осуществляется воздухом с переменным дав-
лением из отдельного ресивера, а затем — воздухом постоянного
давления из общего ресивера, одновременно поступающим в под-
поршневые полости.
В последних моделях дизелей (типа RND) фирма «Зульцер»
применила систему наддува с турбинами постоянного давления,
что обеспечило независимость основных параметров дизеля от
числа цилиндров (при использовании системы наддува с импульс-
ными турбинами невозможно до-
стичь равномерной подачи воз-
духа в цилиндры).
Рис. 70. Схема наддува дизеля «Зуль-
цер» типа RND
Рис. 71. Схема комбинированного па-
раллельного наддува дизеля МАН:
J—воздухоохладитель; 2— нагнетатель; 3—
турбина; 4—утилизационный котел; 5—кол-
лектор наддувочного воздуха
Переход на турбину постоянного давления также позволил уп-
ростить конструкцию выпускного коллектора, поскольку отпала
необходимость присоединения отдельных групп цилиндров к тур-
бонагнетателям, число которых удалось уменьшить. Кроме того,
дизели типа RND, в отличие от дизелей RD, не имеют вращаю-
щихся заслонок за выпускными окнами каждого цилиндра. Это
привело к упрощению конструкции дизеля, но вызвало некоторое
увеличение его высоты вследствие более длинного тронка поршня,
увеличенного для предотвращения потерь продувочного воздуха в
выхлопной коллектор при прохождении поршнем в. м. т.
Схема наддува дизеля «Зульцер» типа RND показана на
рис. 70. Цифрами (1, 2, 3, 4) показано направление потока воз-
духа.
В параллельных схемах наддува газотурбонагнетате-
ли и дополнительные насосы (подпоршневые полости) включают-
ся параллельно и подают воздух в общий коллектор. Параллель-
ная схема наддува применена в дизеле МАН K9Z70/120C (рис. 71)
и других дизелях. Система состоит из трех импульсных газотур-
142
t бонагнетателей, для параллельной подачи воздуха используются
г подпоршневые полости одной трети цилиндров. При пуске и ма-
неврах дополнительно параллельно подключают воздуходувку с
приводом от электромотора.
При последовательно-параллельной схеме над-
> д у в а часть дополнительных насосов включают последовательно с
газотурбонагнетателями, а часть — параллельно. Эта система рас-
пространена в дизелях МАН (рис. 72).
Рис. 72. Схема параллельно-последовательного
наддува дизеля МАН
Подвод газа к турбине осуществляется от общего выпускного
коллектора при постоянном давлении. Коллектор продувочного
воздуха разделен на две части продольной перегородкой (4 — кол-
лектор первой ступени давления, 5 — второй ступени). На пере-
городке установлены пластинчатые клапаны 3. Газотурбонагнета-
тели 1 подают воздух через холодильник 2 в коллектор 4, откуда
при работе дизеля на малой и средней частоте вращения воздух
поступает в подпоршневые полости 6, работающие последователь-
но с газотурбонагнетателями.
Сжатый воздух из подпоршневых полостей поступает в коллек-
тор второй ступени 5 и через продувочные окна — в’цилиндры ди-
зеля. Две или три подпоршневые полости 8 работают параллельно
с газотурбонагнетателем; через клапан 7 они засасывают воздух
из атмосферы, сжимают его и нагнетают сразу в коллектор 5.
С повышением частоты вращения дизеля увеличивается коли-
чество газов, поступающих к турбинам, их давление и температу-
ра возрастают. Газотурбонагнетатели увеличивают частоту вра-
щения, количество воздуха, подаваемого ими, возрастает, повыша-
ется его давление. В результате этого в коллекторе 4 открывают-
ся клапаны 3 и воздух от нагнетателя поступает в коллектор 5 и
в цилиндры дизеля. После этого подпоршневые полости начинают
работать вхолостую. Дизель обеспечивается воздухом, нагнетае-
143
мым газотурбонагнетателями и подпоршневыми полостями 8, ра-
ботающими параллельно с газотурбонагнетателем.
Недостатком рассмотренной системы наддува является то, что
в интервале частоты вращения 50—70% номинальной нагнетате-
ли попадают в помпаж. Также замечено, что на режиме полного
хода не обеспечивается требуемое давление наддува, что приводит
к прогаранию и выходу из строя головок поршней. В результате
эксплуатационная мощность дизелей типа K6Z 57/80С снижена до
0,8 номинальной.
Исследования дизелей МАН K6Z57/80C и K6Z57/80A3 на судах
типа «Михаил Каманин» и «Повенец» показали, что варьировани-
ем числа подпоршневых полостей, подключаемых в параллель с
турбонагнетателем, и введением в систему дополнительных уст-
ройств, позволяющих переводить подпоршневые полости с последо-
вательного режима на параллельный, можно изменить давление
наддува и расход воздуха в широких пределах без ухудшения эко-
номичности дизеля.
Фирма МАН в дизелях последней модели (KZ 105/180) также
применила последовательно-параллельную систему наддува с ис-
пользованием турбин постоянного давления. Предварительно сжа-
тый воздух из параллельно соединенных поршневых полостей по-
ступает к газотурбонагнетателю.
Основными неполадками в системах продувки и наддува явля-
ется нарушение моментов газораспределения, отложение кокса на
выпускных окнах, потеря плотности или поломка автоматических
продувочных клапанов.
§ 23. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ГАЗОТУРБОНАГНЕТАТЕЛЕЙ (ГТН)
И ИХ ЭКСПЛУАТАЦИЯ
Большинство современных судовых дизелей оборудованы тур-
бонагнетателями, работающими на энергии выпускных газов.
В качестве продувочных (надувочных) агрегатов применяют газо-
турбонагнетатели фирм «Бурмейстер и Вайн» (TL68OH, TL54OH),
«Зульцер» (RT-67 и др.), «Броун-Бовери» (VTR-160, VTR-200,
VTR-320, VTR-400, VTR-500, VTR-630 и др.), «Непир», отечествен-
ные ГТН типа «Пенза» ТК-30 и др.
На вспомогательных дизелях устанавливают по одному ГТН,
на главных — два, три и более.
Все применяемые на судах газотурбонагнетатели состоят из
одноступенчатой газовой турбины и воздушного одноступенчатого
центробежного нагнетателя (компрессора), установленных на од-
ном валу и заключенных в одном корпусе. Ротор лежит на двух
подшипниках, один из которых является опорным (со стороны
турбины), другой — опорно-упорным (со стороны нагнетателя).
Принципиальное отличие судовых ГТН заключается лишь в
“типе применяемых подшипников (подшипники качения или под-
шипники скольжения), системе смазки (автономная или общая с
144
дизелем) и системе охлаждения (забортной или пресной водой).
V В остальном ГТН схожи как по конструкции, так и по обслужи-
ванию.
Газотурбонагнетатели фирм «Бурмейстер и Вайн», «Зульцер»
имеют подшипники скольжения, применяются в главных дизелях.
г Газотурбонагнетатели фирмы «Броун-Бовери» оборудованы
подшипниками качения. Роликовый подшипник установлен со сто-
роны турбины, со стороны нагнетателя установлен опорно-упор-
Рис. 73. Газотурбонагнетатель «Броун-Бовери» типа VTR650:
/—масляный насос: 2— направляющий аппарат; 3—улитка: 4—диффузор; 5—рабочее колесо:
6—вал ротора; 7—диск; 8—рабочие лопатки; 9— направляющие лопатки; 10—демпферное
кольцо; 11—сопловый аппарат
ный шариковый двухрядный подшипник. Смазывают подшипники
навешенными на ротор шестеренчатыми насосами или отдельными
электрическими насосами. В первом случае'масло заливают в кар-
теры, расположенные на турбинном и компрессорном концах рото-
ра (рис. 73). Из картеров масло забирается насосом и подается
на подшипники. Емкость каждого масляного картера составляет
0,8—1,5 л.
Во втором случае масло на подшипники самотеком подается
из гравитационной цистерны, установленной на 6—8 м выше тур-
бин, от подшипников масло стекает в свободную цистерну, оттуда
145
электронасосом забирается и направляется обратно в гравитаци-
онную цистерну. Подобная система смазки применена в газотур-
бонагнетателях фирм «Бурмейстер и Вайн» и «Зульцер».
Газотурбонагнетатели фирмы «Броун-Бовери» применяют на
многих судовых главных и вспомогательных дизелях. ГТН типа
VTR-160, VTR-200 используют на вспомогательных дизелях, а
также главных дизелях типа SKL, ГТН типа VTR-320 — в дизе-
лях «Ланг» и МАК, более мощные ГТН (VTR-400—VTR-750) —
в главных дизелях МАН, «Бурмейстер и Вайн», «Зульцер» и др.
При эксплуатации газотурбонагнетателей необходимо регуляр-
но контролировать частоту вращения ротора, давление наддува,
температуру выходящих газов перед турбиной, температуру сма-
зочного масла и охлаждающей воды. Сравнивая показания конт-
рольно-измерительных приборов с рекомендованными, устанавли-
вают состояние газотурбонагнетателей. При ухудшении работы
ГТН определяют причину и принимают меры к ее устранению.
Температура масла при нормальной работе ГТН должна на-
ходиться в пределах 50—70° С и не выше 75° С; давление масла —
2,4—2,8 кгс/см2.
Масло в газотурбонагнетателях, имеющих самостоятельную си-
стему смазки, заменяют через 500—600 ч работы (некоторые фир-
мы рекомендуют через 2000 ч).
Система охлаждения газотурбонагнетателя обычно соединена
с системой охлаждения дизеля. В связи с этим наблюдение за ней
заключается в очистке от накипи водяных рубашек газовой тур-
бины и контроле за температурой и давлением охлаждающей
воды.
К понижению частоты вращения ГТН и давления наддувочно-
го воздуха приводят загрязнение воздушных фильтров нагнетате-
лей и защитных решеток у турбин, утечка продувочного воздуха
через неплотности в уплотнениях нагнетателя или подшипников, а
также повышенное противодавление после турбины.
В процессе эксплуатации газотурбонагнетателя в проточных
частях турбины появляются отложения нагара, а на деталях
компрессора — масляный налет. Засорение проточных частей так-
же способствует снижению частоты вращения ротора и пониже-
нию давления продувочного воздуха. Чрезмерное отложение нага-
ра на лопатках турбины может вызвать большой дисбаланс рото-
ра, увеличивающий радиальную нагрузку на подшипники и приво-
дящую к их преждевременному выходу из строя. Ненормальный
износ подшипников, в свою очередь, может способствовать повреж-
дению лабиринтовых уплотнений.
Чистку ГТН производят через 5000—6000 ч работы. После каж-
дого длительного рейса следует вскрывать смотровые лючки для
осмотра ротора и лопаток турбины. При больших скоплениях на-
гара (более 2—3 мм) и наличии механических повреждений про-
изводят внеочередную чистку и ревизию узлов турбонагнетателя.
Очистке подвергают рабочее колесо, турбинные лопатки, всю про-
точную часть турбины и нагнетателя.
146
Лопатки турбины промывают в ванне с горячей водой, если
позволяет конструкция, без выемки ротора из корпуса (рис. 74).
Для этого снимают переднюю крышку турбины и вместо нее на-
девают и закрепляют стальной щит 1. В образовавшуюся ванну
2 наливают горячую воду (80°С) и медленно проворачивают ро-
тор. Отложения на лопатках растворяются и отпадают.
В целях постоянного содержания в чистоте деталей ГТН неко-
торые фирмы рекомендуют регулярно промывать проточную часть
горячей водой или паром в процессе работы дизеля.
Рис. 74. Схема промывки лопаток турбины
У дизелей с импульсным наддувом в случае повреждения за-
щитной решетки в выпускном патрубке при поломке поршневых
колец куски их могут попасть в турбину и вызвать повреждения
лопаток и ротора. Поэтому за состоянием защитной решетки дол-
жен быть установлен регулярный контроль. Признаком попадания
поломанных кусков поршневых колец и частей поврежденной за-
щитной решетки в турбину является ненормальная вибрация и
посторонний шум в турбине. Если в этот момент не остановить
дизель и не удалить из турбины части колец, то газотурбонагне-
татель может полностью выйти из строя и дизель окажется в ава-
. рийном состоянии.
Эксплуатация газотурбонагнетателей, имеющих неполный ком-
плект лопаток, недопустима. Удаление лопаток, диаметрально про-
тивоположных оборванным, не восстанавливает полностью балан-
сировку ротора. Следует отметить, что лопатки турбинного диска
не взаимозаменяемы. Они пригоняются по месту, после чего ро-
тор подвергается динамической балансировке на специальном
станке.
Очистку воздушных холодильников и замену цинковых протек-
торов производят через 4000—5000 ч работы.
Серьезным недостатком в работе ГТН является возникновение
помпажа. Сущность его заключается в следующем. При работе
147
турбины колесо нагнетателя (крыльчатки) ускоряет движение воз-
душного потока, и перед входом в диффузор поток воздуха обла-
дает определенной кинетической энергией, которая преобразуется
в диффузоре в энергию давления. Если по какой-либо причине
скорость воздушного потока в колесе нагнетателя уменьшится, то
его скорость на выходе также снизится и может наступить мо-
мент, когда давление воздуха, создаваемое нагнетателем, станет
меньше давления в ресивере дизеля. Произойдет внезапное пол-
ное нарушение подачи воздуха, он пойдет в обратном направле-
нии через нагнетатель. Такое нарушение подачи воздуха нагнета-
телем называют помпажем.
Помпаж обнаруживают по меняющейся высоте и тону звука
ГТН. При неполной нагрузке дизеля непродолжительную работу
в помпажном режиме можно считать безопасной. Однако при вы-
соких скоростях воздуха (полная нагрузка дизеля) продолжитель-
ный помпаж может привести к повреждению нагнетателя.
Рнс. 75. Схема замера радиальных и осевых зазоров подшипника
Причинами помпажа могут быть: закоксование продувочных
окон цилиндровых втулок, загрязнение проточных частей турби-
ны и нагнетателя, повреждение лабиринтовых уплотнений, плохая
работа форсунок. Помпаж может возникнуть также при отключе-
нии или выходе из строя одного из цилиндров дизеля.
Большого внимания требуют подшипники ГТН. Подшипники
скольжения (моторесурс которых в 2—3 раза больше, чем под-
шипников качения) проверяют обычным способом: определяют ве-
личину просадки вала и степень износа белого металла. О вели-
чине износа белого металла судят по степени увеличения масляно-
го зазора.
Радиальные зазоры в подшипниках должны находиться в пре-
делах, указанных в заводской инструкции. Например, для ГТН ти-
па RT-67 («Зульцер») монтажные зазоры находятся в пределах
0,11—0,19 мм, максимально-допустимые — до 0,4 мм; в ГТН типов
TL54OH и TL68OH («Бурмейстер и Вайн») они соответственно
равны 0,1—0,18 мм и 0,3 мм.
. Основанием для замены подшипников качения являются: не-
плотная посадка подшипников на валу и в крышках, наличие цве-
тов побежалости на шариках и обоймах, трещины на обоймах и
148
выбоины на шариках. Главным признаком, характеризующим из-
нос подшипников качения, служит увеличение их радиального
(диаметрального) и осевого зазоров.
Перед измерением радиальных зазоров (рис. 75, а) подшипник
снимают (с помощью специального приспособления) и промыва-
ют дизельным топливом. Внутреннюю обойму 1 удерживают в не-
подвижном положении, а наружную обойму 2 передвигают в по-
лости подшипника. Радиальный зазор а определится величиной пе-
редвижения обоймы (с помощью индикатора 3).
Рнс. 76. Схема замера зазоров в газотурбонагнетателе типа TL540H, TL680 Н
(обозначения взяты по заводской инструкции)
Зазоры:
Л—осевой ротора в упорном подшипнике; М—диаметральный в опорных подшипниках;
И—радиальный между вращающимися направляющим аппаратом и статором (низ); л—ра-
диальный между лопатками турбины и статором (низ); Н, О, У—радиальные в уплотне-
ниях;' Т—осевой между колесом компрессора и статором; С, Д—диаметральные между
вставкой и корпусом
Осевые зазоры определяют следующим образом (рис. 75, б).
Подшипник устанавливают наружным кольцом 2 на две опоры или
так, чтобы внутренняя обойма провисала свободно. Зазор б заме-
ряют щупом между наложенной на наружное кольцо 2 линейкой
4 и торцевой поверхностью внутреннего кольца 1. Осевой зазор
получается как сумма двух замеров, сделанных при проворачива-
нии подшипника на 180°.
Если зазоры в подшипниках больше допустимых, подшипники
заменяют новыми. Снятие и напрессовку подшипников производят
специальными приспособлениями, поставляемыми заводом-строи-
телем.
149
Подшипники качения заменяют через 6000—8000 ч работы.
Повышенный износ и повреждения подшипников вызываются
сильной вибрацией ротора вследствие ненормального дисбаланса
при отложении нагара на лопатках, нарушениями в системе смаз-
ки подшипников или применением некачественного масла.
Большое значение для работы ГТН имеет правильно установ-
ленный осевой разбег ротора, т. е. величина возможного осевого
перемещения его в упорном подшипнике.
Осевой разбег равен суммарному осевому зазору. Его опреде-
ляют с помощью индикатора. Для этого снимают концевые крыш-
ки ГТН, ротор сдвигают в сторону, обратную расположению опор-
но-упорного подшипника; на фланец корпуса ГТН устанавливают
индикатор так, чтобы его ножка касалась вала ротора. Сдвинув
вал ротора в исходное положение, по отклонению стрелки индика-
тора определяют величину осевого разбега ротора.
Монтажный осевой разбег ротора, например для ГТН типа
RT-67 («Зульцер») равен 0,25—0,35 мм, максимально-допусти-
мый— 0,5 мм; для ГТН типов TL540H и TL680H («Бурмейстер
и Вайн») он соответственно равен 0,22—0,34 мм и 0,45 мм; для
ГТН типа VTR630Z («БроуИ-Бовери») он равен 0,05—0,14 мм и
0,25 мм.
Необходимость соблюдения допусков радиальных зазоров в
подшипниках и осевых разбегов роторов диктуется конструктив-
ными зазорами в лабиринтовых уплотнениях. Эксплуатация ГТН
с повышенными зазорами в подшипниках приводит к повреждению
лабиринтовых уплотнений.
При периодическом осмотре и ремонте ГТН, кроме вышеназван-
ных, также замеряют зазоры между вращающимися и неподвиж-
ными деталями. Общая схема замеров в газотурбонагнетателях
приведена на рис. 76.
Глава
VI
ТОПЛИВНЫЕ СИСТЕМЫ ДИЗЕЛЕЙ
§ 24. ТОПЛИВА ДЛЯ ДИЗЕЛЕЙ
Топлива, применяемые для судовых дизелей, можно разделить
на три основные группы:
дистиллятные — легкие дизельные топлива и соляровое масло;
моторные — смеси из мазутов и керосино-газойлевых фракций;
остаточные (типа мазутов).
Дистиллятное дизельное топливо получают из керо-
сино-газойлевых и соляровых фракций прямой перегонки и катали-
тического крекинга. Вырабатывают его четырех марок по ГОСТ
305—62 (А, 3, Л и С), четырех марок по ГОСТ 4749—49 (ДА,
ДЗ, ДЛ и ДС), двух марок по ГОСТ 10 489—63 (ТЛ и ТЗ) и од-
ной марки по ГОСТ 1665—51.
Арктическое и зимнее топливо предназначено для дизелей, ра-
ботающих при температуре окружающего воздуха ниже —30°С
(для марки ДА) и до —30°С (для А).
В судовых условиях топливо марок А и ДА применяют лишь
для дизелей, установленных на спасательных шлюпках. Низкие
температуры застывания и помутнения, а также хорошая испаряе-
мость этих сортов топлива облегчают прокачивание и запуск ди-
зеля при низких температурах.
Летнее дизельное топливо марок Л и ДЛ является основным
сортом для высокооборотных дизелей и применяется при темпера-
туре окружающего воздуха не ниже 0°С. Это топливо имеет не-
сколько утяжеленный фракционный состав и повышенную вяз-
кость.
Топливо специальное марок ДС и С имеет повышенную темпе-
ратуру вспышки, узкий фракционный состав и повышенную вяз-
кость. Его применяют для высокооборотных дизелей, работающих
в закрытых помещениях с повышенной температурой воздуха.
Соляровое масло по ГОСТ 1666—51 —дистиллятное топливо
средней вязкости. Кроме применения в промышленности для тех-
нологических целей, его используют также для судовых и стацио-
нарных дизелей, работающих при частоте вращения 600~
1000 об/мин.
Специально для транспортных (тепловозных и судовых) дизе-
лей выпускают топливо марок ТЛ и ТЗ. '
Все сорта отечественных дизельных топлив взаимозаменяемы,
за исключением специального топлива ДС. Их применяют в за-
висимости от температурных условий эксплуатации дизеля.
151
Для работы судовых дизелей используют дизельные топлива,
имеющие температуру вспышки в закрытом тигле не ниже 65°С.
Этому условию удовлетворяют топлива марок ДЛ, С, ДС, ТЛ и
соляровое масло.
Малосернистое дизельное топливо (содержание серы не более
0,5%) рекомендуется использовать в высоконапряженных дизелях
(типа ЗД100, Д50), работающих в тяжелых условиях (ледоколы,
ледокольно-транспортные суда, буксиры-спасатели), а также на
судах малого тоннажа.
Основные характеристики дистиллятных дизельных топлив ука-
заны в табл. 21.
Дистиллятные дизельные топлива применяют в основном для
форсированных высокооборотных дизелей, а также малооборот-
ных, работающих на переменных нагрузках со сравнительно ча-
стыми остановками. Их также используют в качестве пусковых
топлив для малооборотных дизелей, работающих на тяжелых
сортах топлива (мазутах).
Практически на дизельных топливах работают главные и вспо-
могательные судовые дизели с частотой вращения более
300 об)мин, а также малооборотные дизели, топливные системы
которых не оборудованы подогревом и устройствами для очистки
топлива.
Моторные топлива (смеси дистиллятных и остаточных
топлив) имеют следующие марки: ДТ-1, ДТ-2, ДТ-3 по ГОСТ
1667—51 и ДТ по ГОСТ 1667—68. Они характеризуются повышен-
ной вязкостью, коксуемостью, температурой застывания, содержа-
нием серы и золы (табл. 22).
К остаточным топливам относятся мазуты — тяжелые
нефтяные остатки прямой перегонки нефти или крекинга. В каче-
стве мазутов иногда используют также сырые нефти, не содержа-
щие легких фракций, или отбензиненную нефть.
Остаточные топлива рекомендуется использовать в судовых
малооборотных дизелях с частотой вращения до 200 об)мин при
наличии соответствующей системы топливоподготовки.
На основании результатов испытаний, которые были проведены
ЦНИИМФ-ом, ММФ совместно с ВНИИНП разработало
ГОСТ 1667—68 на мазут для судовых дизелей (топливо типа ДМ),
который был утвержден в 1967 г. и введен в действие с 1 июля
1968 г.
В качестве высоковязкого топлива (мазута) для малооборот-
ных дизелей можно использовать также флотские мазуты Ф5 и
Ф12 (ГОСТ 10 585—63) и экспортные мазуты, с температурой за-
стывания —5 и +10°С (МРТУ 12 441—63), если паспортные зна-
чения их физико-химических показателей находятся в пределах,
установленных для топлива ДМ (см. табл. 22).
Однако применение тяжелых сортов топлива в дизелях при-
водит к повышенному нагарообразованию и более быстрому из-
носу деталей. Установлено, что при использовании сернистых тя-
желых топлив (по сравнению с обычным минеральным цилиндро-
152
П р им еч а ни е. Водорастворимые кислоты и щелочи, механические иримеси, вода в топливах отсутствуют.
153
вым маслом) износ цилиндровых втулок и поршневых колец воз-
растает иногда в 2—3 раза при одинаковых условиях эксплуата-
ции дизеля.
Таблица 22
Характеристика моторных топлив
Характеристики топлива В ТУЕЮ-55 (ДТ-1) гост 1667-Е 1 (ДТ-1) ГОСТ 1667-68
дт дм
Вязкость при 50° С, не более: кинематическая, сст . . . . 36 36 150
условная, °ВУ Коксуемость, %, не более . . 3 5 5 20
5,2 3 3 10
Зольность, %, не более . . . 0,05 0,04 0,04 0,15
Содержание, %, не более: серы 1,5 0,5 1,5 3
воды 1 1 1,5 1,5
механических примесей . . . 0,05 0,1 0,1 0,2
Температура, °C: вспышки, определяемая в за- крытом тигле, не ниже . . . 65 65 65 85
застывания, не выше .... -5 -5 —5 +ю
Примечания: 1. Допускается сдача топлива марки ДТ, вырабатываемого
из сернистых нефтей, с содержанием серы не более 2% и коксуемостью не бо-
лее 4%.
2. Для топлива, прошедшего морские или речные перевозки, устанавливается
содержание воды не более 2%.
3. В мае —сентябре в южных районах допускается сдача топлива марки ДТ
с температурой застывания не выше -НЮ° С.
4. Сероводород, водорастворимые кислоты и щелочи (в топливах отсутствуют.
Применение тяжелых топлив только тогда экономически це-
лесообразно, когда разница в стоимости дизельного и тяжелого
топлив составляет большую сумму, чем сумма дополнительных
затрат на дооборудование судна, эксплуатацию и ремонт при ра-
боте на тяжелом топливе. Отечественный и зарубежный опыт по-
казывает, что этого можно достигнуть улучшением качества тя-
желого топлива (за счет лучшей очистки от воды, кокса, меха-
нических примесей, золы, серы) и применением многофункцио-
нальных присадок к топливам и маслам.
Тяжелые топлива при использовании их' в дизелях должны
иметь достаточный срок для сгорания и поэтому находят приме-
нение пока только в малооборотных дизелях.
При выборе сорта топлива для судовых дизелей следует учи-
тывать экономические и технические факторы:
конструкцию дизеля (частота вращения, особенности топлив-
ной аппаратуры, форма камеры сгорания, материалы и техноло-
гия обработки деталей и т. п.);
154
топливную систему (наличие подогрева, устройства для очист-
ки топлива, раздельной системы для главных и вспомогательных
дизелей);
качество (марку) цилиндровых масел;
режим работы дизеля;
разницу стоимости топлив.
Отечественные дизелестроительные заводы в инструкциях по
эксплуатации требуют применения строго определенных марок
топлива с указанием ГОСТа. Зарубежные фирмы указывают от-
дельные характеристики допускаемых к применению топлив.
При выборе топлива следует руководствоваться указаниями за-
вода-строителя, исходя из основных физико-химических свойств
топлива; цетанового числа, температуры вспышки, вязкости, со-
держания кокса, золы, воды, серы, механических примесей и т. д.
Плотность р1° дизельных топлив лежит в пределах (ч/сл?):
0,83—0,89 (для дистиллятного) и 0,89—0,92 (для моторного ДТ).
Плотность остаточного топлива, пригодного для использова-
ния в судовых дизелях, допускается фирмами (а/сл?): МАН — до
0,97, «Бурмейстер и Вайн» — до 0,95, «Фиат» — до 0,94.
Цетановое число — характеристика топлива, оценивающая дли-
тельность его самовоспламенения. Для малооборотных дизелей це-
тановое число составляет 30—50, для высокооборотных 40—60.
Фракционный состав топлива характеризует скорость его испа-
рения и качество последующего смесеобразования, что влияет на
процесс сгорания топлива. Для высокооборотных дизелей топли-
во должно быть более легким по фракционному составу, чем для
малооборотных.
Фракционный состав имеет важное значение при пуске хо-
лодного дизеля, при малых нагрузках и реверсах. Поэтому при
работе на тяжелых сортах топлива необходимо применять в ка-
честве пускового легкое дистиллятное топливо.
Наличие легких фракций в топливе косвенно регламентирует-
ся температурой вспышки, а тяжелых фракций — вязкостью, кок-
суемостью и наличием асфальто-смолистых веществ.
Вязкость топлива влияет на качество смесеобразования в ди-
зеле, определяет тонкость распыливания и косвенно характеризу-
ет смазывающую способность (последнее важно для работы топ-
ливной аппаратуры).
Минимальная вязкость топлива, обеспечивающая надежную
смазку деталей впрыскивающей системы дизеля, составляет 2 сст
(1,05° ВУ). Верхний предел вязкости топлива перед форсуночны-
ми насосами не должен превышать для дизелей с частотой вра-
щения (об/мин)-, выше 600—8,5 сст (1,7° ВУ); 200-(-600— 11,4 сст
(2°ВУ); до 200— 26 сст (3,5°ВУ).
Иностранные дизелестроительные фирмы допускают следую-
щие значения вязкости топлива (°ВУ): «Фиат» — 6; «Бурмейстер и
Вайн» — 3,5 — 4,5; «Зульцер» — 3,7; МАН — 2,5.
Коксуемость, характеризующая способность топлива к отлоЖ'е-
нию нагара,— одна из основных причин износа деталей цилиндра.
155
Чем выше частота вращения и термически напряженнее дизель,
тем меньше должна быть коксуемость топлива.
Коксуемость (в процентах) должна составлять для дизелей с
частотой вращения (об/лшм): более 600—0,05; от 200 до 600 —
1,5-7-2; до 200—6% 10 (по рекомендациям фирмы «Бурмейстер и
Вайн»).
Зольность топлива для дизелей должна быть минимальной, так
как остающаяся после сгорания зола увеличивает износ втулок
цилиндров и поршневых колец, а отдельные компоненты (напри-
мер, V2O5) при некоторых условиях могут вызвать ванадиевую
коррозию. Зольность дизельного топлива для дизелей с частотой
вращения более 600 об/мин должна быть не более 0,02%.
Зарубежные дизелестроительные фирмы («Бурмейстер и Вайн»,
«Зульцер») для моторного маловязкого топлива рекомендуют
зольность не более 0,03%, фирма МАН — не более 0,02% (для
дизелей с частотой вращения 200—600 об/мин). Для высоковяз-
кого топлива эти фирмы требуют зольность не более 0,06% (для
дизелей с частотой вращения до 150 об/мин).
Механические примеси характеризуют загрязненность топлива
посторонними веществами (песком, глиной, коксовыми частица-
ми, окислами железа и т. п.). Они засоряют отверстия в соплах
форсунок, повышают износ элементов топливной аппаратуры,
ЦП Г, загрязняют фильтры, увеличивают отложения в трубопро-
водах и топливохранилищах.
ГОСТ 1667—51 на топливо для малооборотных дизелей (ти-
па ДТ) допускает содержание примесей не более 0,1%.
Фирма «Бурмейстер и Вайн» (и некоторые другие) требует
для моторных маловязких топлив (типа ДТ-1) содержание меха-
нических примесей не более 0,05%, для высоковязких — не более
0,25%.
Температура вспышки топлива, определяемая в закрытом тиг-
ле для судовых дизелей, должна быть не ниже 65°С.
Температура застывания отражает пределы применения топ-
лив без подогрева. Для нормальной эксплуатации допустимы сле-
дующие температуры застывания (не выше):
— 10°С для дизельного маловязкого топлива (топливо можно
применять без специальной системы подогрева в течение года,
так как обеспечивается перекачка топлива из танков второго дна
без подогрева при температуре морской воды до —3°С);
+5°С для высоковязких топлив (эта температура обеспечивает
перекачку топлива при минимальной затрате тепла).
Водорастворимые кислоты и щелочи — агрессивные соедине-
ния, вызывающие интенсивную коррозию. Во всех видах топлива
они должны отсутствовать.
Соединения серы в топливе — наиболее агрессивные вещества.
В жидкой фазе агрессивными являются только меркаптаны, серо-
водороды и элементарная сера, при сгорании же все сернистые
соединения делаются агрессивными, так как образуют серный
156
(SO2) и сернистый (SO3) ангидриды, которые повышают корро-
зионный износ деталей ЦПГ. Агрессивность сернистых соединений
намного повышается при обводнении топлива, особенно морской
водой.
Многие исследователи считают, что износ деталей ЦПГ резко
возрастает с повышением серы в топливе. Например, считают, что
при увеличении содержания серы в дизельном топливе с 0,2 до
1% износ цилиндровых втулок возрастает на 70%. С применени-
ем тяжелых сернистых топлив износ втулок возрастает примерно
на 30% на каждый процент серы.
Предельно допустимое содержание серы в топливе зависит от
конструкции, температурного режима работы и частоты враще-
ния дизеля, а также от содержания щелочей в смазочном масле.
Малооборотные судовые дизели менее чувствительны к сере, чем
высокооборотные.
Топливо с содержанием серы более 0,5% следует улучшать
специальными присадками. Смазочные масла также должны иметь
присадки, нейтрализующие вредное действие серы и ее соедине-
ний.
Содержание меркаптанов, сероводорода и элементарной серы
в топливах для судовых дизелей вообще не допускается.
Вода, находящаяся в топливе, снижает его теплоту сгорания,
нарушает нормальное течение процесса сгорания, затрудняет
фильтрацию топлива. Высокое содержание воды и неравномерное
распределение его по объему могут вызвать остановку дизеля.
Обводнение топлива, особенно морской водой, вызывает быст-
рую коррозию прецизионных пар и выход из строя топливной ап-
паратуры. Случалось, что топливая аппаратура из-за обводнения
сернистого топлива морской водой выходила из строя через 100—
150 ч работы.
Некоторые исследователи считают, что причиной коррозии
прецизионных деталей топливной аппаратуры дизелей является не
сера, содержащаяся в топливе, а его обводнение.
Содержание смолистых веществ в топливе влияет на нагаро-
образование деталей дизеля (форсунки, ЦПГ и т. д.), а также на
осадкообразование при хранении. Смолы представляют собой
сложные высокомолекулярные органические соединения, образу-
ющиеся в процессе окисления, полимеризации и конденсации угле-
водородов. По методу анализа различают два вида смол: факти-
ческие (в дистилляторных дизельных топливах) и акцизные (в ос-
таточных топливах или смесях).
В дистиллятном дизельном топливе содержание фактических
смол должно быть не более 50 мг на 100 мг топлива; акцизных
смол в тяжелом топливе- (типа ДТ) —не более 35%, в остаточ-
ном — не более 50%.
Кислотность топлива имеет важное значение при оценке его
с точки зрения коррозионного действия на топливную аппаратуру,
а также топливохранилища и трубопроводы. Кроме того, кислот-
167
ность влияет на нагарообразование, а следовательно, на износ
втулок и колец.
Кислотность дистиллятных дизельных топлив, применяемых
для высокооборотных дизелей, должна быть не более 5 мг КОН
на 100 мл.
§ 25. ТОПЛИВНЫЕ СИСТЕМЫ И ПОДГОТОВКА ТОПЛИВА
Топливная система предназначена для подготовки, подачи топ-
лива из запасных и расходных цистерн к двигателю. Она должна
обеспечивать приемку топлива в емкости судна и откачку из них
топлива. Запасные цистерны, отдельные для каждого вида топли-
ва, располагают обычно в междудонном пространстве. Емкости
для хранения топлива с температурой застывания выше —5°С
оборудуют системами обогрева. Расходные и отстойные цистерны,
отдельные для каждого вида топлива, располагают над вторым
дном судна. В отстойных цистернах отделяется вода от механиче-
ских примесей. Отстойные цистерны снабжают по высоте несколь-
кими кранами для определения качества отстоя и удаления воды
и механических примесей.
Основные требования, предъявляемые к топливной системе,
сводятся к следующему.
Количество топлива, подаваемого системой, должно быть в
2—3 раза больше расхода топлива, потребляемого установкой при
полной нагрузке. Запас производительности системы использует-
ся для создания циркуляции топлива через насосы, что улучшает
их наполнение. На некоторых дизелях часть производительности
используется для охлаждения форсунок топливом.
Температура дизельного топлива не должна превышать 50°С,
так как в противном случае вязкость его может быть ниже 1,1°
ВУ, а это приведет к ухудшению условий смазки плунжерных пар.
Если форсунки охлаждаются дизельным топливом, нагретое топ-
ливо не следует подавать к насосам.
Давление топлива на входе в топливные насосы желательно
поддерживать постоянным. Минимальное давление, при котором
дизель может работать, должно быть не ниже 0,3—0,5 кгс1см2
(при подаче топлива самотеком из расходной цистерны). Если
топливные насосы высокого давления (НВД) работают без на-
гнетательных клапанов, то давление топлива на входе в насосы
должно быть 2—4 кгс)см2. Автономный топливоподкачивающий
насос дает возможность прокачивать систему перед пуском дизеля
и улучшает его работу на маневрах.
Топливная система должна обеспечивать качественную очистку
топлива от механических примесей и воды путем его сепарации
и фильтрации.
Расходную цистерну необходимо заполнять сепарированным
топливом. Перед подачей НВД топливо должно проходить через
фильтры грубой и тонкой очистки.
158
В случае применения тяжелых сортов топлива необходимо, что-
бы топливная система имела устройства для очистки и подогрева,
а также возможность переключения дизеля с тяжелого топлива на
дизельное при работе на маневрах. Подготовка высоковязкого
топлива должна быть автоматизирована.
Топливные системы теплоходов разделяют на два основных
типа:
для установок с главными и вспомогательными дизелями, рабо-
тающими на легких (дистиллятных) дизельных топливах;
для установок с главными дизелями, работающими на тяже-
лых (остаточных) топливах, и вспомогательными дизелями, рабо-
тающими на легких топливах.
Рис. 77. Топливная система для работы на дизельном топливе
Схема топливной системы для работы на дизельном топливе
показана на рис. 77. Топливо из запасных топливных цистерн,
расположенных в междудонном пространстве, с помощью топливо;
перекачивающего насоса 1 подается в отстойные цистерны 2. Пос-
ле отстоя топливо через сепаратор 3 поступает в расходные топ-
ливные цистерны 4, откуда с помощью автономных или навешен-
ных на двигатель топливоподкачивающих насосов 5 подается че-
рез фильтр 6 тонкой очистки к топливным НВД главного двига-
теля 7. Лишнее топливо от НВД сливается в расходные цистерны.
Форсунки главного дизеля охлаждаются дизельным топливом,
для чего система имеет уравнительный бачок 8, насосы 9 охлаж-
дения форсунок и холодильник 10 топлива. Топливо для вспомога-
тельных дизелей поступает также из цистерн 4.
159
Подогрев топлива в междудонных, отстойных и расходных
цистернах отсутствует. Не предусмотрен и промежуточный подогре-
ватель. Поэтому силовая установка, имеющая подобную систему,
может работать только на дистиллятном дизельном топливе с
температурой застывания не ниже —10°С.
Установки, работающие на тяжелых остаточных топливах или
смесях, обычно имеют две системы: систему дистиллятного топ-
лива для маневровых целей и работы вспомогательных дизелей
и систему основного высоковязкого топлива для главных дизелей.
На рис. 78 показана принципиальная схема топливоподготов-
ки главного дизеля, работающего на тяжелом топливе.
В системе топливоподготовки судна для очистки тяжелого и
дизельного топлива имеются два самоочищающихся сепаратора 1,
перед которыми установлены топливные автономные подогревате-
ли 2, снабженные термостатами для поддерживания постоянной
температуры подогрева топлива. У обоих сепараторов имеется
один подогреватель воды. Вода подается от гидрофоров для до-
бавки в сепарируемое топливо и для промывки сепараторов.
Перед дизелем установлен топливоподогреватель 3, обеспечи-
вающий необходимую температуру подогрева топлива перед фор-
сунками и снабженный термостатом. Перед каждым, топливопод-
качивающим насосом установлено по два сетчатых топливных
фильтра грубой очистки, а перед насосами высокого давления —
один фильтр тонкой очистки. Топливные трубки высокого давле-
ния имеют паровые спутники обогрева.
Топливо, рчищенное в сепараторе, подается в одну из расход-
ных цистерн 5 тяжелого топлива, откуда забирается подкачиваю-
щим насосом и направляется к топливным насосам 7 высокого
давления.
160
Сливное топливо от НВД поступает в газоотводную перелив-
ную цистерну 4 и, смешиваясь с топливом, поступающим из рас-
ходных цистерн, нагревает его и возвращается обратно к топли-
воподкачивающим насосам.
Использование газоотводной цистерны позволяет уменьшить
потери топлива в системе, обеспечивает постепенный перевод ди-
зеля с одного вида топлива на другой, исключая резкое охлаж-
дение или перегрев системы, насосов и форсунок.
Рассмотренная топливная система устроена так, что запуск
главного дизеля и его работа во время маневров могут осущест-
вляться на дизельном топливе из расходной цистерны 6 для вспо-
могательных дизелей (последние работают на дизельном топливе).
Отсепарированные отходы топлива сбрасываются из сепара-
торов в две емкости: вода и взвешенные частицы — в сточную цис-
терну 9 грязного топлива и масла, а скапливающаяся в барабане
сепаратора более плотная масса периодически выбрасывается по
трубопроводу в цистерну 10.
Сточная цистерна 9 имеет паровой подогрев, вода и шлам по-
ступают в нее самотеком, а удаляются за борт с помощью порш-
невого осушительного насоса. Цистерна 10 оборудована пароподо-
гревателем. Шлам из цистерны отбросов сепараторов может уда-
ляться за борт осушительным насосом или выдуваться паром.
Топливо хранится в запасных цистернах 8.
Недостатком этой топливной системы является отсутствие вис-
козиметра, измеряющего и автоматически поддерживающего за-
данную вязкость топлива, которое подается к дизелю.
Перед пуском дизеля топливную систему необходимо проверить
и подготовить к работе. В первую очередь следует проверить уро-
вень топлива в расходных цистернах, спустить отстой воды из них
и подкачать топливо до установленного уровня.
При разности температуры воздуха в машинном отделении и
температуры застывания топлива менее 15—20°С топливо в рас-
ходных цистернах надо подогреть. Затем следует спустить холод-
ное топливо из трубопроводов, подводящих топливо из расходной
цистерны к двигателям, проверить чистоту топливных фильтров,
спустив из них отстой воды, заполнить трубопровод топливом до
полного вытеснения воздуха из системы.
Если производили переборку топливных насосов или форсунок
или отсоединяли форсуночную трубку, нужно прокачать вручную
топливные насосы через открытые контрольные краны форсунок
до полного вытеснения воздуха. При этом надо следить, чтобы
топливо не попало в цилиндры дизеля.
Если применяется тяжелое топливо, то дополнительно необхо-
димо проверить, подготовить к работе, а затем пустить в дейст-
вие устройства для подогрева, сепарации и фильтрации топлива.
После этого следует убедиться в отсутствии заеданий в приводе
топливных насосов и установить устройства управления подачей
топлива п рукоятку управления регулятором в положение «Стоп».
Топливо перед поступлением в цилиндры дизеля надо очистить
6-1799 161
от воды и механических примесей. Тяжелое топливо для получе-
ния необходимой вязкости, кроме того, надо подогреть в запасных,
отстойных и расходных цистернах, в фильтрах и перед топливны-
ми НВД.
При использовании тяжелого топлива небольшой вязкости
(ДТ-1, Ф5) в междудонных емкостях обычно применяют местный
змеевиковый обогрев. При более вязких топливах устанавливают
общий подогрев, который должен допускать секционное включение
подогревателя в работу.
В качестве греющей среды применяют в основном насыщенный
пар давлением 2—3 кгс!см2. В системах местных проточных по-
догревателей (у сепараторов, в фильтрах и т. п.) наиболее удоб-
ным в эксплуатации является электроподогрев.
Паровые подогреватели для тяжелого дизельного топлива бы-
вают трубчатого и пластинчатого типов. Они, как правило, имеют
автоматическое (термостатическое) регулирование температур по-
догрева топлива.
Для обогрева трубопроводов тяжелого топлива используют
также насыщенный пар, давление которого по Правилам Регистра
СССР не должно превышать 3 кгс/см2.
Очистку топлива на судне осуществляют отстаиванием, сепари-
рованием и фильтрацией.
Отстаивание — это предварительная очистка топлива; произ-
водится в специальных (отстойных) цистернах в течение 8—24 ч.
Воду и отстоявшуюся грязь удаляют из цистерны через спускной
кран, расположенный в нижней части цистерны. Для лучшего от-
стаивания высоковязкого топлива его подогревают до 50—65°С.
Наиболее эффективная форма очистки топлива — сепарирова-
ние (центрифугирование), при котором отделение более тяжелых
частиц происходит под действием центробежных сил, возникаю-
щих при вращательном движении топлива в сепараторе. Чем мень-
ше вязкость топлива, тем легче и быстрее совершается этот про-
цесс и тем выше производительность установки. Вязкость топли-
ва при сепарировании не должна превышать 6° ВУ. Для получе-
ния необходимой вязкости топливо перед сепарированием подо-
гревают. Верхний предел подогрева топлива перед сепарирова-
нием ограничивается температурой вспышки топлива и кипением
воды.
Для сепарирования топлива и масла обычно применяют одно-
ступенчатый процесс сепарирования, т. е. работает один сепаратор
пли параллельно несколько, в зависимости от располагаемой и
потребной производительности.
При сепарировании тяжелого топлива иногда применяют двух-
ступенчатый процесс, при котором топливо последовательно прохо-
дит через два сепаратора: один настроен на пурификацпю, дру-
гой — на кларификацию. Допускаемая производительность при
двухступенчатом процессе больше, чем при одноступенчатом.
В первом случае увеличивается количество работающих сепа-
раторов и усложняется их обслуживание. Поэтому в большинстве
] 62
случаев применяют одноступенчатый процесс очистки. Необходи-
мое количество очистки достигают уменьшением производитель-
ности сепаратора, а ' количество — увеличением продолжительно-
сти его работы.
В эксплуатационных условиях очень важно знать оптимальную
производительность сепаратора. В инструкциях производитель-
ность обычно указывается для маловязких жидкостей (2°Е). Что-
бы найти оптимальную производительность при других значениях
вязкости и удельного веса, заводы рекомендуют специальную но-
мограмму, прилагаемую к инструкции.
Вообще же при работе на тяжелом топливе необходимо всегда
стремиться к минимально возможной производительности.
Предварительной обработке топливо подвергается в фильтрах
грубой очистки при помощи проволочно-щелевых (сетчатых) или
пластинчато-щелевых (дисковых) фильтров. Такие фильтры за-
держивают частицы загрязнений размером более 0,06—0,07 мм.
Сетчатые фильтры обеспечивают хорошую очистку, но требуют
при эксплуатации больших затрат труда. Очистка дисковыми
фильтрами более проста.
Для удаления мелких частиц механических примесей приме-
няют фильтры тонкой очистки, у которых в качестве фильтрую-
щих материалов используют войлок (фетр), фильтрованную бума-
гу, хлопчатобумажную пряжу и т. д.
Фильтр грубой очистки устанавливают перед расходной топ-
ливной цистерной или между цистерной и топливоподкачиваю-
щим насосом, фильтр тонкой очистки — между подкачивающими
насосами и НВД дизеля.
Чтобы не останавливать дизель при чистке, фильтры делают
двойными, а для ускорения очистки фильтрующие элементы в
большинстве случаев изготовляют съемными.
Для контроля за состоянием работающего фильтра на нагне-
тательном трубопроводе до фильтра и .после него устанавливают
манометры, по которым определяют перепад давлений. Эта величи-
на обычно составляет 0,2—0,4 кгс/см2. Повышение перепада дав-
лений более 0,5 кгс)см2 свидетельствует о загрязнении фильтра, а
отсутствие его — о неисправности фильтра (обрыв сетки, непра-
вильная сборка и т. п.). Очистку фильтров производят не реже
3—4 раз в сутки.
§ 26. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ДИЗЕЛЕЙ, РАБОТАЮЩИХ НА ТЯЖЕЛОМ ТОПЛИВЕ
Под тяжелым (высоковязким) топливом, как уже указывалось,
следует понимать остатки перегонки нефти (мазуты) или их смеси
с более легкими нефтепродуктами. Из отечественных сортов тяже-
лого топлива в судовых дизелях применяют топлива: ДТ-1, ДТ,
дизельный мазут ДМ, флотские мазуты Ф5 и Ф10 и экспортные
мазуты. Топлива ДТ-1, ДТ и Ф5 примерно равноценны, поэтому
взаимозаменяемы.
6*
163
Тяжелые топлива содержат в своем составе механические при-
меси, соли, воду и т. п. При работе дизеля на тяжелом топливе
содержащиеся в нем тяжелые частицы могут вызвать повышенный
износ деталей, топливной аппаратуры и цилиндро-поршневой груп-
пы. Значительное содержание в топливе воды может привести к
отдельным перерывам в горении или даже к остановке дизеля.
Поэтому применение тяжелого топлива допускается в дизельных
установках при наличии специальных устройств для подогрева и
очистки, систем легкого дизельного топлива для пуска и маневров,
а также при наличии специальных (щелочных) смазочных масел.
Перед использованием тяжелое топливо должно пройти соот-
вётствующую подготовку, которая имеет первостепенное значение
для обеспечения надежной, бесперебойной и экономичной работы
дизеля.
Для нормальной работы топливной системы топливо в запас-
ных, отстойных и расходных цистернах, перед фильтрами, сепара-
торами и форсунками подогревают до температуры, обеспечиваю-
щей требуемую вязкость. При этом необходимо помнить, что пре-
дельная температура подогрева топлива в емкостях, сообщенных с
атмосферой, должна быть не менее чем на 15° С ниже температуры
вспышки в закрытом тигле.
Вязкость, обеспечивающая легкость прокачивания топлива,
равна 57—120° ВУ; температуры подогрева тяжелых топлив для
получения данной вязкости приведены в табл. 23.
Таблица '23
Температуры подогрева тяжелых дизельных топлив
Марка топлива Необходимая температура подогрева, "С
в запасных цистернах (при пере- качке) перец сепа- ратором перед фор- сунками дизеля
Моторное топливо ДТ-1 5—10 40-60 65—75
Флотский мазут марок:
Ф5 5—10 40—60 65—75
Ф12 10—25 55-80 85—95
Дизельный мазут ДМ 30-50 80-85 100-110
В отстойных и расходных цистернах температура топлива по-
вышается до 50—65° С.
Перед поступлением в сепаратор топливо нужно дополнительно
подогреть с целью снижения его вязкости (до 2—6°ВУ) для обес-
печения надежного качества сепарирования.
Вязкость отсепарированного топлива, поступающего к форсун-
кам дизеля, должна быть не выше 3,5—4°ВУ (предельно допусти-
мая). При более высокой вязкости возникает чрезмерно высокое
давление в системе распыливания, которое может привести к по-
164
вреждению деталей дизеля. Наиболее рациональная вязкость перед
форсунками 2—2,5°ВУ, при которой условия распиливания тяже-
лого топлива становятся приблизительно такими же, как и при
работе на дистиллятном дизельном топливе.
Взаимосвязь между температурой топлива и его вязкостью вы-
ражена номограммой (рис. 79).
Температура, *С
Рис. 79. Номограмма зависимости вязкости топлива от его температуры
Топливные системы дизелей, работающих на тяжелом топливе,
обычно предусматривают два варианта работы главного дизеля:
запуск и работа на тяжелом топливе, запуск на дизельном топливе
с последующим переключением на тяжелое топливо.
Запуск малооборотных дизелей можно производить на средне-
вязком топливе типа ДТ-1 или дизельном, среднеоборотных —
только на дизельном топливе. Во всех случаях при входе судна в
165
порт за 1—1,5 ч дизель должен быть переведен на дизельное топ-
ливо для полной очистки системы впрыска от тяжелого топлива.
До запуска дизеля на тяжелом топливе подогреватель, фильтр
и трубопроводы, соединяющие топливный трубопровод с топливным
НВД, прогревают. Затем запускают автономный топливоподкачи-
вающий насос для создания циркуляции топлива из смесителя об-
ратно в смеситель через указанные выше элементы системы топ-
ливоподачи. Если имеется соединительная труба между трубопро-
водом подогревателя и возвратным трубопроводом от топливного
НВД к смесителю, прокачивать топливную систему можно через
эту трубу. После этого продувают топливом форсунки, для чего
создают несколько повышенное давление в напорном трубопроводе
против номинального до тех пор, пока из предварительно открытых
отверстий для залива форсунок не начнет вытекать топливо.
Цель вышеназванных операций — прогрев топливных трубопро-
водов и разжижение выходящего из форсунки топлива. Если эти
операции проделаны тщательно со всеми цилиндрами и в топлив-
ном трубопроводе достигнута заданная температура предваритель-
ного подогрева топлива, дизель готов к пуску.
При непрерывной работе дизеля на тяжелом топливе температу-
ру топлива, а следовательно, и его вязкость необходимо поддер-
живать оптимальным. При слишком холодном топливе не обеспе-
чивается его полное сгорание, двигатель дымит. Нельзя топливо и
перегревать, так как в этом случае топливо способно образовывать
нагар на деталях топливной аппаратуры.
При работе дизеля на тяжелом топливе рекомендуется периоди-
чески проверять давление топлива после НВД, которое не должно
превышать нормы, установленной заводом-строителем. Если давле-
ние превышает эту величину, температуру топлива увеличивают
или смешивают его с дизельным. Давление топлива проверяют по
манометру, установленному на насосах.
При работе на топливе с высоким содержанием серы темпера-
туру охлаждающей воды дизеля следует поддерживать возможно
высокой, а перепад температур воды на входе в дизель и выходе
из него —не более 7—8° С.
При длительной работе на тяжелом топливе и полной нагрузке
дизеля пар на обогрев фильтров и трубопроводов может быть вы-
ключен. Чтобы не произошло охлаждение топлива при перетекании
его от подогревателя до форсунок, необходимо температуру подо-
грева топлива поднять на 10—12° С выше минимально допустимой
для данного сорта топлива.
При частичной нагрузке дизеля система подогрева топливного
трубопровода должна быть включена.
Если дизель неожиданно был остановлен, а топливная система
заполнена тяжелым топливом, ее необходимо прокачивать легким
топливом. При этом надо следить, чтобы через неисправные
форсунки топливо не попало в цилиндры.
Цилиндры дизеля, работающего на тяжелом топливе, нужно
смазывать высокощелочными цилиндровыми маслами. При работе
1/66
на топливе с содержанием серы до 1,5% можно использовать мас-
ло тип.а М-16Д. Если содержание серы в топливе превышает 1,5%,
рекомендуется применять отечественные масла группы Е(М-16Е
и др.), а также импортные высокощелочные масла (Shell Alexia
40 и 50, Mobilgard 493 и 593, Castral marine RM/DZ, S/DZ и дру-
гие, рекомендованные инструкциями дизелестроительных фирм).
Дозировка цилиндровых масел, согласно рекомендациям
ЦНИИМФа, должна устанавливаться в соответствии с табл. 24.
Таблица Q4
Нормы подачи цилиндрового масла в зависимости
от содержания серы в топливе
Марка дизеля Дозировка масла при процентном содержании серы в топливе, г/э. л. с.-ч
1 1.5 2 2,5 3
50VTBFU0 0,5 0,65 0,8 0,95 1,1
74VTBF160 0,5 0,65 0,8 0,95 1,1
74VT2BF160 0,45 0,55 0,7 0,85 0,95
84VT2BF180 0,4 0,5 0,65 0,75 0,9
RD76 0,4 0,55 0,65 0,75 0,9
RD90 0,4 0,45 0,55 0,65 0,75
Hotlo 75/160 0,4 0,55 0,65 0,75 0,9
KZ 75/80С 0,6 0,65 0,75 0,9 1
KZ 70/I20C 0,6 0,7 0,85 1,05 1,2
C75OS 0,7 0,75 0,85 1 1,1 0,95
62VT2BFI40 0,45 0,55 0,65 0,8
Перевод дизеля с одного вида топлива на другой должен осу-
ществляться постепенно (не менее 30 мин), чтобы нагрев деталей
топливной аппаратуры, особенно прецизионных пар форсунок и
топливного насоса, происходил равномерно. При быстрой подаче к
топливному насосу и форсунке холодного или горячего топлива
заклиниваются движущиеся детали — клапаны, плунжеры, форсу-
ночные иглы. При этом заклинивание возможно как при переходе
с холодного (дизельного) на горячее (тяжелое) топливо, так и на-
оборот.
Наличие подогревателя дает возможность обеспечивать при пе-
реходе с одного вида топлива на другое постепенное изменение
температуры топливной аппаратуры.
Для нормальной работы аппаратуры, кроме того, необходима
определенная вязкость топлива. Если, например, произвести немед-
ленное переключение с дизельного топлива на мазут, то произой-
дет резкий скачок повышения вязкости. Следовательно, кроме
постепенности изменения температуры, необходимо также посте-
пенно изменять вязкость. Этого добиваются смешением легких и
тяжелых топлив в специальных (смесительных) цистернах.
167
Практически перевод с легкого на тяжелое топливо осуществля-
ется следующим образом.
Дизельное топливо медленно и постепенно подогревают до тем-
пературы, при которой тяжелое топливо будет иметь вязкость не
более 3,5° ВУ. При этом дизельное топливо допускается подогре-
вать только до такой температуры (50—60°С), при которой его
вязкость будет не ниже 1,1° ВУ, так как иначе ухудшается смазы-
вающая способность топлива, что может привести к заклиниванию
плунжерных пар топливного насоса.
Если подогреть топливную систему дизельным топливом до за-
данной температуры не удается, необходимую вязкость тяжелого
топлива получают смешиванием легкого и тяжелого топлив в спе-
циальной емкости, постепенно обогащая смесь тем топливом, на
которое двигатель переводится.
Для подогрева топлива открывают пар, который поступает к
системе топливных трубопроводов, топливного фильтра и смеси-
теля. Затем при необходимости пускают пар в подогрегатель.
В установках с вискозиметром последний следует отключить, и
температуру подогрева дизельного топлива регулировать вручную.
Перед переключением на тяжелое топливо дизель должен про-
работать на подогретом дизельном топливе или смеси его с тяже-
лым до тех пор, пока не нагреются до соответствующей темпера-
туры узлы топливных насосов. Температуру нагрева насосов опре-
деляют на ощупь. После достижения необходимой температуры
нагрева запорные клапаны расходной цистерны дизельного топли-
ва перекрывают и открывают запорные клапаны цистерны тяжело-
го топлива. Затем увеличивают подачу пара к подогревателю,
доводя вязкость топлива до 2—2,5° ВУ.
Через несколько минут после переключения на тяжелое топливо
может быть введен в действие вискозиметр. После достижения
требуемой температуры подогрева тяжелого топлива, которая
контролируется термометром, подачу пара на обогрев топливных
трубопроводов и фильтра можно прекратить.
При применении топлив большой вязкости во время переключе-
ния дизеля с легкого топлива на тяжелое мощность дизеля не
должна превышать 75% номинальной.
При переходе с тяжелого топлива на дизельное необходимо по-
степенно охладить топливную аппаратуру, снижая температуру
топлива. Затем 'нужно закрыть клапаны расходной цистерны тяже-
лого топлива и открыть клапаны дизельного топлива; после этого
обогрев всей топливной системы прекратить.
Для улучшения условий смазки рекомендуется при переводе на
дизельное топливо подать в цилиндры больше масла.
При эксплуатации на тяжелом топливе необходимо особое вни-
мание обращать на качественное и полное сгорание топлива, иначе
может произойти быстрое загрязнение цилиндров.
Не реже одного раза в год надо вскрывать и очищать топливо-
подогреватели и проверять на плотность змеевики парового подо-
грева запасных и расходных цистерн.
168
Глава
VII
СИСТЕМЫ СМАЗКИ И ОХЛАЖДЕНИЯ
ДИЗЕЛЕЙ
§ 27. МАСЛА ДЛЯ ДИЗЕЛЕЙ
Действующий ассортимент моторных масел включает в себя
дизельные, авиационные, автотракторные (автолы) масла, масла
типа МТ и др. Такое разделение масел по потребляющим отраслям
является устаревшим, так как не отражает действительных техни-
ческих требований, предъявляемых к маслу с учетом напряженно-
сти дизеля, применяемой марки топлива и других факторов.
Зарубежная классификация предусматривает подразделение
моторных масел по жесткости условий работы и по вязкости (клас-
сификация SAE) *. В зависимости от условий работы зарубежные
масла разделяют на группы (табл. 25).
Таблица 25
Классификация зарубежных масел
Масло Антнокнслнтельная н анти- коррозионная присадки. % Моющая присадка» %
Регулярное Премиальное HD для условий работы тяжелых особо тяжелых: серия 1 » 2 » з Без присадки 0,5-0,7 0,7 0,7—1 0,7 1,5 4-5 8—00 20—25
Обычные масла (регулярное и премиальное) предназначены
для карбюраторных и маломощных дизелей, работающих на мало-
сернистом топливе.
Масла для тяжелых условий работы (Heavy Duty Oils обозна-
чаются буквами HD) предназначены для смазки среднеоборотных
и высокооборотных форсированных дизелей.
Повышение качества масел для тяжелых условий (работы до-
стигают подбором и количеством присадок. ,
---------- I
1 SAE — Американское общество инженеров автомобильной промышленности
и транспорта.
169
Масла, указанные в табл. 25, выпускают различной вязкости.
Они имеют, кроме фирменных названий, номера, соответствующие
определенной вязкости по классификации (табл. 26). Зимние сорта
масел дополнительно обозначают буквой W.
Таблица 26
Характеристики зарубежных масел по вязкости
Марка масла Вязкость масла при температуре
0“F(- 17,8°С) 210 F(99,S C)
наименьшая наибольшая нанменьш ая наибольшая
сст °ВУ сст °ВУ сст ВУ с СТ ВУ
SAE-5W 871 115
SAE-10W 1307 112 2614 344 3,88 1,3 — —
SAE-20W 2614 344 10 458 1376 — — — —
SAE-20 — — — 5,75 1,46 9,65 1,80
SAE-30 —. — 9,65 1,8 12,98 2,12
SAE-40 — — — —- 12,98 2,12 16,82 2,52
SAE-50 — — — — 16,82 2,52 22,75 3,19
«Всесезонные» масла, имеющие пологую кривую вязкости и
обеспечивающие смазку дизеля в различных температурных усло-
виях, обозначают сдвоенными номерами шкалы SAE, например,
масло SAE-5W/30. Такое обозначение говорит о том, что данное
масло при повышенных температурах имеет такую же вязкость,
как масло SAE-30, а при низких температурах вязкость его равна
вязкости зимнего масла SAE-5W.
Учитывая недостатки существующей классификации масел в
СССР, ВНИИНП разработал новую классификацию моторных ма-
сел, которая разделяет их по жесткости условий работы в двига-
теле. Согласно этой классификации масла подразделяют на группы
А, Б, В, Г, Д, Е, причем каждая группа включает в себя несколько
марок масел, отличающихся по вязкости (табл. 27).
Масла группы А не содержат присадок или содержат только
небольшое количество антиокислительной присадки или депресса-
тора; предназначены для бензиновых карбюраторных двигателей
или для некоторых малонапряженных- дизелей, работающих на
малосернистом топливе (по зарубежной классификации относятся
к регулярным и премиальным маслам).
Масла группы Б содержат 3—4% алкилфенольных присадок;
Эти масла предназначены для малонапряженных дизелей неболь-
шой мощности, работающих на топливе с содержанием серы до
0,2—0,5% (по зарубежной классификации соответствуют маслам
типа HD);
Масла группы В имеют 4—7% композиций присадок; применя-
ются для Дизелей, работающих на дизельном топливе с содержани-
170 (
Таблица 27
Классификация отечественных масел
Вязкость 100°С (с пускомЧ сст При ЦО- ),5), Группа масла С оответствую- щее масло по ' зарубежной классификации
А Б В г Д Е
6 М-6А М-6Б М-6В SAE-20
8 М-8А М-8Б М-8В М-8Г — — SAE-20
10 М-10А М-10Б м-юв М-10Г — SAE-30
12 — М-12Б М-12В М-12Г М-12Д — SAE-30
14 —— М-14Б М-14В М-14Г М-14Д М-14Е SAE-40
16 — М-Ч6Б М-16В М-16Г М-16Д М-16Е SAE-40
20 —* М-20Б М-20В М-20Г М-20Д М-20Е SAE-50
ем серы до 1% (по зарубежной классификации подобны маслам
типа HD серии 1).
Масла группы Г предназначены для форсированных дизелей
всех назначений, работающих на сернистом дизельном топливе (со-
держание серы до 1°/о), имеют 7—12% композиций присадок (по
зарубежной классификации соответствуют маслам типа HD се-
рии 2).
Масла группы Д используют для смазки высокофорсированных
дизелей с высокой степенью наддува, работающих на топливах с
содержанием серы до 1,5%. Содержание присадок в маслах может
быть доведено до 18—20% (по зарубежной классификации соот-
ветствуют маслам типа HD серии 3).
Масла группы Е предназначены для смазки цилиндров круп-
ных малооборотных дизелей с наддувом, работающих на остаточ-
ных высокосернистых топливах, а также для смазки свободно-
поршневых генераторов газа. Содержание присадок в маслах до-
стигает 25% и более.
Внедрение новой отечественной классификации и улучшение
качества моторных масел на ее основе будут способствовать по-
вышению надежности и долговечности дизелей.
Из существующего в настоящее время ассортимента масел для
судовых дизелей можно рекомендовать следующие: моторное по
ГОСТ 1519—42, дизельное по ГОСТ 5304—54, автотракторное по
ГОСТ 1862—63, авиационное по ГОСТ 1013—49, масло МТ по
ГОСТ 6360—58, дизельное ДСП-11 по ГОСТ 8581—63, а также но-
вые масла М-12В, М-16Д, М-16Е и другие (табл. 28).
Моторное масло является дистиллятным маслом кислотно-
контактной очистки; применяется для малооборотных и ненагру-
' женных судовых дизелей. Его можно заменить соответствующими
по вязкости автолами.
Дизельные масла по ГОСТ 5304—54 выпускают без присадок
(Д-11) и с присадками (Дп-8, Дп-11, Дп-14). Последние содержат
171
Таблица 28
Характеристики масел для дизелей
Нормы масел по маркам
Показатели МК-22 МС-20 МС-14 к со 1 МТ-14П Дп-14 С Д-П 00 а ДСп-11 АК-15 О М-12В ГОСТ 1519-42 м-1бд М-16Е
Вязкость кине- матическая при 100° С, сст в пре- делах 22 20 14 16— 17,5 13,5— 14,5 13,5— 15,5 10,5— 12,5 10,5— 12,5 8—9 10,5— 11,5 15 10 12 При 50°С 62—68 16 16
Отношение кине- матической вязко- сти при 50° С к вязкости при 100°С, не более .... > 8,75 7,85 6,65 7 4 7,75 6,5 7,3 6 6 9 7 6,2
Зольность, %: без присадки, не более . . с присадкой, не менее .... 0,004 0,003 0,003 0,25 0,13 0,25 0,25 0,005 0,25 0,25 0,014 0,015 I 0,04 1,6 3,5
Коксуемость (до добавления при- садки), %, не бо- пее 0,7 0,3 0,45 0,3 0,2 0,55 0,4 0,4 0,2 0,3 0,7 0,4 0,3 0,4 0,4 0,4
Кислотное число, мг КОН на 1 г масла, не более: без присадки . с присадкой . 0,1 0,05 0,25 0,15 0,1 0,1 0,1 0,15 0,1 0,02 0,014 0,015 0,005 0,04 0,1 0,1
Температура вспы- шки в тигле (не ниже °C): открытом . . — — — — 165 210 190 200 200 — 220 200 200 — — —
закрытом . . 230 225 200 200 — — — — — — — — — — — —
Температура за- стывания, ° С, не выше — 14 —18 —30 -25 —43 — 10 —15 —18 —25 —15 —5 —25 — 15 0 — 14 —16
Коррозионность на пластинках из свинца марки С1 или С2, г/м2, не более 20 45 60 10 10 13 13 — 13 10 — — 10 — — —
Термокислотная стабильность по методу Папок при 250° С, мин, не бо- лее О 35 17 20 — 25 20 20 — 20 — — — — — 90 100
3°/о присадки ЦИАТИМ-339 или АзНИИ-ЦИАТИМ-1. Дизельные
масла с присадкой имеют по сравнению с чистым минеральным
маслом Д-11 более высокую стабильность против окисления и
меньшую склонность к образованию отложений в полостях охлаж-
дения.
Автотракторные масла АК-10 и АС-10 являются чистыми мине-
ральными маслами; различаются между собой способом очистки
(кислотный либо селективный). Могут изготовляться также с
3°/о-ной присадкой АзНИИ-8. Маркируются в этом случае соответ-
ственно АКп-10 и АСп-10.
Автолы предназначены главным образом для смазки автомо-
бильных, тракторных и мотоциклетных двигателей с искровым за-
жиганием. Однако эти масла по своим физико-химическим свойст-
вам близки к некоторым маслам, применяющимся в судовых
дизелях. В связи с этим отдельные масла, в частности моторное,
а также некоторые машинные и дизельные, можно заменять ав-
толами.
В главных и вспомогательных судовых дизелях автолы можно
применять в качестве заменителей основных марок циркуляцион-
ных масел — моторного и дизельных Д-11 и Дп-11.
Для смазки некоторых типов высокооборотных теплонапряжен-
ных дизелей применяют авиационные масла и специальное масло
МТ.
Авиационные масла (ЛАК-22, МС-20, МС-14)—высококачест-
венные, получают их при переработке отборных малосернистых
нефтей с применением глубокой сернокислотной или селективной
очистки. Эти масла в основном предназначены для смазки поршне-
вых авиационных двигателей, а также для некоторых типов судо-
вых дизелей.
В настоящее время некоторые марки авиационных масел полу-
чают путем переработки сернистых нефтей (например, масло
МС-20С, ГОСТ 9320—60).
Масла типа МТ (МТ-16п и МТ-14п) предназначены для смазки
специальных дизелей, работающих на маслосернистом топливе.
Масло МТ-16п выпускают с добавкой 3—4°/0 присадки ЦИАТИМ-
339 и 0,8% присадки АзНИИ-ЦИАТИМ-1, а также с присадкой
МНИИП-22. Масло МТ-14п изготавливают на маловязкой основе
путем загущения полиизобутиленом; оно имеет присадку АзНИИ-
ЦИАТИМ-1.
Перечисленные масла удовлетворительно выполняют свои функ-
ции в термически малонапряженных дизелях, работающих на мас-
лосернистых топливах.
С появлением на морском флоте двухтактных дизелей с высо-
ким наддувом и переводом их на сернистое тяжелое топливо по-
явилась необходимость в создании новых, более качественных
масел (особенно цилиндровых), способных противостоять коррози-
онному действию продуктов сгорания сернистого топлива и сохра-
нять свои смазочные качества при повышенных температуре и
давлении газов. Учитывая эти требования, нефтяная промышлен-
1174
ность в последние годы приступила к создании? и выпуску новых
сортов моторных масел (М-12Б, М-12В, М-16Д, М-16Е2, М-20Д
я др.).
Масло М-12В представляет собой масло ДС-11 с 8% присадки
ВНИИНП-360 и 0,003% антипенной присадки ПМС-200А; выпуска-
ется по МРТУ 12А № 3-62.
Результаты испытаний показали, что масло М-12В обладает
лучшими эксплуатационными качествами, чем масла марок Д-11,
Дп-11 и ДС-11. В процессе испытаний масла М-12В установлено,
что оно обладает хорошими моющими, противонагарными и проти-
воизносными свойствами. Оно заметно уменьшает износ деталей
ЦПГ.
Наряду с положительными свойствами масло М-12В имеет и
некоторые отрицательные, которые придают ему введенные при-
садки. Так, оно обладает слабой антиокислительной способностью;
при попадании воды в масле образуется очень стойкая эмульсия,
кроме того, смешение масла этой марки с другими сортами влечет
за собой выпадение осадка, что ухудшает эксплуатационные каче-
ства масла. Замечены также случаи выделения присадок
из масла.
Для предупреждения выпадания присадок свежее масло сле-
дует сепарировать только после 200—300 ч работы.
С целью улучшения качества масла в настоящее время начат
выпуск опытных партий масла М-12В по МРТУ № 38-1-182-65 с
новой композицией присадок (5% ВНИИНП-370, 2% МПСЯ,
0,5% ЛЗ-23К и 0,005% ПМС-200А). Это масло обладает несравнен-
но лучшими деэмульсионными и антиокислительными свойствами.
Сейчас большинство дизелей тронкового типа смазывают мас-
лом М-12В, которое при содержании серы в топливе до 1% пока-
зывает хорошие результаты.
Масло М-16Д предназначено для смазки цилиндров судовых
малооборотных дизелей с наддувом при работе их на моторном
топливе ДТ-1 с содержанием серы до 1,5%. Используют это масло
также при работе на дизельном топливе с содержанием серы до
1,5%.
Масло М-16Д — смесь масел МС-20 и ДС-11 из сернистых неф-
тей, в которой растворены присадки: 15% антиокислительной
ВНИИНП-370, 6% противонагарной (моющей) ПМС, 0,5% проти-
воизносной ЛЗ-23К и 0,005% антипенной ПМС-200А.
Результаты испытаний масла М-16Д в эксплуатационных усло-
виях при работе судовых дизелей на моторном ДТ-1 и дизельном
топливах показали его высокие антинагарные и антиизносные
свойства. Масло М-16Д успешно применяют вместо импортных
цилиндровых масел и авиационного масла МС-20.
Масло М-16Е изготовляют из сернистых нефтей путем компа-
ундирования масел Д-11 и МС-20 .(для получения требуемой вяз-
кости 16 ест при 100° С) с содержанием 25% полностью раствори-
мой в масле щелочной присадки МАСК (многозольный алкил-
салицилат кальция) и 0,5% противоизносной присадки ЛЗ-23К.
175
Опытное цилиндровое масло М-16Е по своим противоизносным
и антинагарным свойствам не уступает одному из лучших образ-
цов зарубежных цилиндровых масел — маслу «Мобилгард» 593.
Кроме масел отечественного производства, для смазки судовых
дизелей широко применяют импортные масла.
Примерная взаимозаменяемость некоторых масел отечествен-
ного и иностранного производства показана в табл. 29.
Таблица 29
Взаимозаменяемость отечественных и зарубежных масел
Иностранные Масла фирм
Марка отечествен- ного масла .Шелл” .Кастрол” .Мобил” Наличие присадки
Циркуляционные
Моторное (ГОСТ 1519—42) Дизельное Д-11 Дизельное Дп-11 Дизельное Дп-14 Моторное М-12В Трохус ойл 45 Талпа ойл 30 Мелина ойл 30 Талоне ойл 30 Ротелла ойл 30 мх MXDR/MO Дойзлол CR40 215М 215МХ Васме ойл № 3 ДТЕ ойл № 3 Мобилгард 312 Мобилгард 395 Нет » Есть » »
Цилиндровые
Автотракторное АК-15 Талпа ойл 40 Марине RM ДТЕ ойл № 4 Нет
Авиационное МС-20 Талпа ойл 50 Марине S ДТЕ ойл № 5 »
Моторное M-16D Алексия 40 Марине RM/DZ Мобилгард 493 Есть
Моторное М-16Е Алексия 50 Марине S/DZ Мобилгард 593 »
Выбор масла зависит от режима работы дизеля, материала
вкладышей подшипников, условий эксплуатации и качества при-
меняемого топлива. Например, при использовании сернистых топ-
лив применяют масло с присадкой, предохраняющей ЦП Г от по-
вышенных коррозионных износов. Форсированные дизели с вкла-
дышами из легко корродирующихся сплавов нужно смазывать
также маслами с присадкой.
Неправильный выбор сорта или марки масла вызывает отло-
жения лаковой пленки, нагара на цилиндрах и поршнях, отчего
нарушается теплообмен в дизеле, пригорают и изнашиваются коль-
ца. В результате — повышенный расход масла и износ деталей
дизеля.
Баббитовые подшипники в условиях высоких температур и на-
грузок через некоторое время трескаются и выкрашиваются, но
они не очень чувствительны к качеству масла. Свинцовисто-брон-
зовые подшипники и им подобные, наоборот, выдерживают высо-
176
кие удельные нагрузки, но очень подвержены химической коррозии,
зависящей главным образом от качества применяемого масла.
Для смазки главных дизелей необходимо два сорта масел: для
подшипников и для цилиндров. Причем, масло для смазки под-
шипников на некоторых дизелях используют еще и для охлаждения
поршней.
Во вспомогательных дизелях (обычно тронковых с частотой
вращения до 750 об/мин) для смазки цилиндров и подшипников,
как правило, используют одно и то же масло.
В наиболее благоприятных условиях работают масла циркуля-
ционных систем дизелей с отдельным картером. В этом случае
масло не подвергается воздействию горячих газов и не соприкаса-
ется с сильно нагретыми деталями.
В худших условиях работает масло циркуляционных систем ди-
зелей, где цилиндры не отделены от картера, и это же масло ис-
пользуется для охлаждения поршней. Здесь оно подвергается воз-
действию горячих газов, прорывающихся из цилиндров, и соприка-
сается с горячей внутренней поверхностью поршней, температура
которых может достигать 200° С и более.
Вязкость основных марок циркуляционных масел, применяемых
для смазки большинства главных и вспомогательных дизелей, на-
ходится в пределах 10—12 сст при 100° С. Для отдельных типов
тронковых дизелей применяют масло вязкостью 14—16 сст при
100° С.
Для циркуляционных систем судовых дизелей рекомендуются
масла марок:
для крейцкопфных дизелей с водяным охлаждением поршней —
Д-11; заменитель — моторное по ГОСТ 1519—42;
для крейцкопфных дизелей при масляном охлаждений порш-
ней— Дп-11, ДСп-11;
для заливки картеров вспомогательных дизелей типов ЗД6,
7Д6, 412/14, 410, 5/13 —МС-20, МТ-16п, М-12В.
При выборе сорта масла для смазки цилиндров судовых мало-
оборотных дизелей с наддувом необходимо учитывать:
рекомендации завода-строителя по применению цилиндровых
масел для данного типа дизеля;
содержание в топливе серы (если серы больше 0,5%, необходи-
мо применять специальные цилиндровые масла со щелочными
присадками);
режим работы дизеля (мощность, частота вращения, степень
наддува) в процессе эксплуатации. С увеличением коэффициента
использования построечной мощности и повышением степени над-
дува к моющим свойствам масла предъявляют более высокие тре-
бования;
вязкость масла, которая должна находиться в пределах 12—
20 сст при 100° С;
щелочность масла (для топлива с содержанием серы 1—1,5%
она должна составлять не менее 9 кг КОН на 1 г масла, для вы-
сокосернистых топлив —не менее 30 мг КОН на 1 г).
177
Во всех случаях применения сернистых топлив следует перио-
дически проводить анализ проб (из подпоршневых полостей) отра-
ботавших цилиндровых масел на содержание в них щелочей. От-
сутствие щелочей указывает на недостаточность дозировки масла
или на неправильный его выбор. В отработавшем цилиндровом
масле должно содержаться щелочей не менее 1 мг КОН на 1 г
масла. Цилиндровые масла применяют в зависимости от вида
топлива (табл. 30).
В процессе работы дизеля находящееся в ее системе масло не-
избежно загрязняется вследствие попадания в него воды, топлива,
нагара, кокса и других примесей. Под влиянием высоких темпера-
тур масло окисляется.
Для продления срока службы циркуляционное масло необходи-
мо систематически очищать. В судовых условиях применяют три
способа очистки: отстой, фильтрация и сепарирование.
Очистка масла по первому способу заключается в отстаивании
масла, при котором вода и механические примеси осаждаются на
дно емкости и затем удаляются через спускной кран. Для улучше-
ния условий отделения примесей масло подогревают до темпера-
туры 70—80° С. Отстой должен осуществляться при спокойном
состоянии масла в течение 6—10 ч.
Для тонкой фильтрации применяют фильтрующие патроны, со-
стоящие из картона, непроклеенной бумаги, хлопчатобумажной
или специальной массы. Фильтрующие патроны после определен-
ного срока службы заменяют новыми или регенерированными.
Через фильтры первичной (грубой) очистки пропускают все
подаваемое насосом масло (полнопоточная фильтрация), через
фильтры тонкой очистки — только 10—15% (байпасная фильтра-
ция).
Для контроля за состоянием работающего фильтра устанавли-
вают манометры или дифференциальный манометр, показывающий
разность давлений до и после фильтра. Допустимая разность дав-
лений для каждого фильтра указана в заводской инструкции.
Обычно увеличение разности давления у прогретого дизеля свы-
ше 0,5—1 кгс/см2 указывает на засорение масляного фильтра. В
этом случае необходимо переключить подачу масла с засорен-
ного фильтра на резервный и, убедившись в том, что последний
работает нормально, приступить к очистке отключенного фильтра.
Масло, находящееся в циркуляционной системе, также необхо-
димо постоянно очищать, пропуская его через сепаратор, включен-
ный параллельно в систему смазки. Если система не позволяет
проводить сепарирование при работе дизеля (турбины), то очистку
масла сепаратором следует осуществлять на стоянке судна, когда
главные дизели находятся в нерабочем состоянии.
Сепарирование смазочного масла следует производить при тем-
пературе 40—70° С, чтобы вязкость его не превышала 4—6° ВУ
(120—185 сст). Если сепарирование производят с добавлением во-
ды, например с целью понижения его кислотности, то масло следу-
ет подогревать до температуры 80—90° С.
178
Рекомендуемые марки цилиндрового масла в зависимости от вида топлива
s
ю CN S
ч Ю ю
X >_□
ю S
©
S CN о Tf<
2 s g tl
ч Он Он
X
-е- о ^а
н-
хо ХО
Н о О
cf S S LO
ге
Ч
cd
S
О ч
1 . ф
©
са
©
Cd
о.
X X 2
ч О1
а S CN о
ed а X -е- ьп X X
Cd S’ S 5
S CN CN
08 CN CN
S
©
X
©
S © ч
Ю Ю
й* 3 г? X L.O
ю
S о н 50. 4С
X -е- то 5 ч ГТ- = =5 X Л Я
К о Ч F- Ч ь S4 * S о»
то о О X ч
н а S о. а<
2.
©
И ф со
О V©» © S! S® = Ц Ш
О’ ® ?|С1- СО со
и“н
© SSS S
>.
X
X \р ed
а.3 1О 1Л
© Си нН
ч ©
© V О О о
и ч ч ч
да ь (_
X о о
\О ч е;
a.*Q- •е-
ed о Н
X X ч л txf X ^-ю н rjL?
X © а> о а> 2 о я ь е о
ч да 2 сх >, р
НН Я
да ч е? % то Ят *а
CD СО 3 ° s со 2 * S S
X 5 -’s R £ х о _ S3
о X
х о
и 593
СО о
о>
L.O
«={ Е-{
О. CL,
X ТО
ч Ч
X
х© о
О о
S S
N £
ю •
4ei со
N N «5
SSq_ Q
О 1Л S* SQ
С\) CN С£сл
о
ю ю
X X
50, 40 с тг
G5 Я =; 3 X X
*
о
х ч
Д.С <
о с
со со
Ш Ш
СО СО
*—н •—и
и*
CN сч о
О ь; о
ч
{н, о. то
о О S
*& О «
S 3 я
Н О о.
д Ф-5 g °
Я X
.5 *
О L Ю сг>
Я СО >ч--С5
° s
S3 то U- Ь
о О >» Я СО
$ 28. ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАСЛЯНЫХ СИСТЕМ
Современные дизельные установки оборудуют системами смаз-
ки цилиндров, турбонагнетателей, вспомогательных дизелей, а так-
же циркуляционной системой для смазки деталей механизма дви-
жения главного дизеля, включающей иногда систему охлаждения
Рис. 80. Принципиальная схема смазки ци-
линдра:
1—цистерны цилиндрового масла; 2—расходная
цистерна; 3—втулка цилиндра: 4—вал лубрикато-
ров; 5—лубрикаторы; 6—ручной насос
Рис. 81. Лубрикатор дизеля «Бурмей-
стер и Вайн»:
/—нагнетательный трубопровод; 2—крыш-
ка; 3—приемный фильтр; 4— корпус; 5—
рычаг; 6—вал; 7—плунжер; 8—подогре-
ватель; 9—всасывающие клапаны; 10—наг-
нетательные клапаны: //—прозрачный
корпус водяного затвора; 12— шток регу-
лирования подачи
поршней.
Система цилиндро-
вой смазки (рис. 80)
состоит из цистерн для хра-
нения запаса цилиндрового
масла, расходной цистерны,
плунжерных насосов (лубри-
каторов), трубопроводов и
штуцеров с невозвратными
клапанами.
Плунжерные насосы
(лубрикаторы), предназна-
ченные для подачи масла в
цилиндры, объединяют в
блоки и монтируют в короб-
ках, заполненных маслом.
Насосы приводятся в дейст-
вие от самого дизеля или не-
зависимо от него, например
от гидромоторов. Кроме ос-
новного привода, лубрикато-
ры снабжены приспособле-
нием для ручной подачи
масла в цилиндры дизеля
перед пуском его в работу и
после остановки.
Поперечный разрез луб-
рикаторов главного дизеля
«Бурмейстер и Вайн» пока-
зан на рис. 81.
Циркуляционная
смазка подается к рамо-
вым, мотылевым и головным
подшипникам, а также к
ползунам, параллелям, под-
шипникам распределитель-
ного вала, клапанным ры-
чагам и шестерням (цепям)
передачи от коленчатого ва-
ла к распределительному.
Принципиальная схема
смазки энергетической уста-
новки теплохода показана на
J80
рис. 82. Она включает: расходные, сточные цистерны и цистерны
запаса масла, циркуляционные насосы, фильтры, сепараторы, мас-
лоохладители, трубопроводы, арматуру и контрольно-измеритель-
ные приборы.
'Масло, поступающее на трущиеся поверхности, омывает их,
смазывает и охлаждает, а затем унося с собой частицы износа по
сливной трубе, возвращается обратно в сточную цистерну.
Рис.. 82. Масляная система силовой установки теплохода:
/—масляный сепаратор; 2—подогреватель; 3—ручной насос; 4—масляные насосы; 5—масля-
ные фильтры; 6—емкость для химической очистки маслохолодильников; 7—маслохолодиль-
ники; 8—запасные емкости; 9—напорная цистерна цилиндрового масла; 10—главный дизель;
//—фильтры тонкой очистки; 12— цистерна грязного масла; /3—масляные цистерны; 14—вспо-
могательные дизели
Очищенное в фильтрах и сепараторах и охлажденное в масло-
охладителе масло снова направляется в дизель.
.Система смазки турбонагнетателей бывает трех
видов:
автономная гравитационная смазка турбонагнетателей, ра-
ботающих на турбинных маслах (рис. 83, а);
гравитационная смазка турбонагнетателей, работающих на мас-
ле; смазка поступает из системы главного дизеля (рис. 83, б);
смазка с насосами, навешенными на концах вала турбонагне-
тателей (рис. 83, в).
Наиболее распространенной является автономная гравитацион-
ная система. Ее применяют на большинстве судов с дизелями
•«Бурмейстер и Вайн», а также на некоторых судах с дизелями
«Зульцер» («Красноград», «Лисичанск» и др.).
<’ Второй тип смазки применяют на судах с дизелями «Зульцер»
(«Волголес», «Луганск» и др.).
Третий тип смазки применяют в турбинах фирмы «Броун-Бове-
ри» («Углеуральск», «Лениногорск» и др.).
181
Гравитационные системы смазки турбонагнетателей оборудова-
ны автоматической сигнализацией, предупреждающей о снижении
уровня масла в цистерне. В качестве датчика сигнализации уров-
ня используются реле давления или поплавковые реле уровня.
а)
ю
Рис. 83. Системы смазки трубонагне-
тателей:
/—турбонагнетатели; 2—напорная цистер-
на; 3—маслоохладитель; 4—фильтры; 5—на-
сосы; 6—сточная цистерна: 7—регулирую-
щий клапан; 8— манометры; 9— навешен-
ный насос с приемным патрубком; 10—
конец вала турбонагнетателей
Кроме описанных мест смазки дизеля, существует большое ко-
личество точек ручной смазки, о которых нельзя забывать во время
эксплуатации (пульт управления, топливные НВД, валоповоротное
устройство, регулятор, привод механических масленок, пусковые
клапаны и т. д.).
Вспомогательные дизели обычно имеют свою отдельную масля-
ную систему, которая пополняется маслом от системы главного
дизеля (см. рис. 82) или от отдельной расходной масляной цис-
терны.
Эксплуатация лубрикатора сводится к добавлению в него масла
и наблюдению за работой. Необходимо следить затем, чтобы в
182
масляные резервуары лубрикатора не попала вода и грязь, кото-
рые способствуют коррозии шариковых клапанов и могут привести
к частичному или- полному закупориванию масляных трубок.
Подачу масла следует регулировать величиной хода плунжера,
а не количеством капель, так как размер капли изменяется в зави-
симости от температуры, сорта масла, частоты вращения дизеля и
других причин. Каплеуказателем нужно пользоваться только для
того, чтобы убедиться в исправности лубрикатора.
В последних моделях лубрикаторов водяной затвор заменен
прозрачными коническими (из плексигласа) втулками, в которые
помещены шарики. Во время работы лубрикатора шарики подни-
маются. По высоте расположения шариков судят о работе насоса
и величине подачи масла каждым насосом. При правильной работе
лубрикатора все шарики будут находиться на одном уровне.
Большое значение для цилиндровых втулок имеет режим смаз-
ки, т. е. начало и продолжительность подачи масла. Расход ци-
линдрового масла устанавливается в зависимости от содержания
серы в топливе, на котором работает дизель, и от щелочности
масла, которым смазывают цилиндры (см. табл. 24).
Расход цилиндрового масла в малооборотных судовых дизелях
в среднем составляет 0,5—1 г/э. л. с.-ч, в высокооборотных — До
1—3 г/э. л. с.-ч. В малооборотных дизелях «Бурмейстер и Вайн»
он равен 0,25—0,4 г/э. л. с.-ч; в дизелях «Зульцер», МАН и «Фи-
ат» 0,6—0,8 г/э. л. с.-ч.
Для обеспечения нормальной работы лубрикатора необходимо
очищать ежемесячно фильтрующую сетку и раз в год коробку
лубрикатора от загустевших осадков масла.
Клапаны масляных штуцеров препятствуют проникновению га-
зов в масляный трубопровод и лубрикаторы. Штуцеры устроены
так, что их клапан открывается, когда в маслопроводе создается
давление, превышающее натяжение пружины и давление в ци-
линдре.
При зависании клапанов штуцеров условия смазки цилиндро-
вых втулок нарушаются. При появлении газов в маслопроводе,
показывающих неудовлетворительное состояние штуцеров, послед-
ние необходимо разобрать, осмотреть, промыть клапаны, пружины.
Клапан проверяют на плотность и, если нужно, притирают.
Эксплуатация циркуляционной системы сводится к поддержа-
нию заданных температуры и давления масла, профилактике обо-
рудования системы и очистке масла.
Постоянство температуры масла в системе поддерживается ав-
томатически при помощи термостатов и терморегуляторов, которые
устанавливают или на трубопроводе .масла, или на трубопроводе
охлаждающей воды. Давление масла в циркуляционной системе
контролирует аварийно-предупредительная сигнализация.
Величины давления и температуры масла, поступающего на
дизель, берут по заводской инструкции. В любом случае темпера-
тура масла должна быть не ниже 30° С, а давление — не ниже
0,8 кгс]см . Для предотвращения ускоренного старения циркуля-
183
ционного масла нельзя допустить повышения его температуры вы-
ше 60—70° С.
У дизелей с охлаждением поршней маслом во избежание обра-
зования кокса в полостях охлаждения и лучшего сохранения плен-
ки на трущихся поверхностях прокачку масла после остановки ди-
зеля надо продолжать еще 20—30 мин.
Расход циркуляционного масла определяют количеством доли-
ваемого в систему дизеля масла, необходимого для обеспечения
циркуляции заданной кратности. Эта величина зависит от конст-
рукции и технического состояния дизеля (изношенности цилиндро-
вых втулок и колец, утечек масла и т. д.), а также от качества
самого масла (испаряемости, вязкости и индекса вязкости).
Наибольший расход циркуляционного масла наблюдается в
тронковых дизелях, в которых цилиндры не отделены от картера.
В них на доливку циркуляционной системы тратится до
2 г/э. л. с.-ч, а иногда и больше. В тех дизелях, где цилиндры при
помощи диафрагмы отделены от картера и отсутствуют утечки
масла, циркуляционную систему пополняют редко и в небольших
количествах.
Особое внимание следует обращать на уровень масла в сточной
цистерне. Утечку масла через неплотности в охладителях и турбо-
проводах обнаруживают по снижению уровня в цистерне.
Необходимо также знать минимальное количество масла в цир-
куляционной емкости, при котором обеспечивается нормальная ра-
бота масляного насоса, а также углы крена п дифферента, при ко-
торых приемный патрубок оголяется.
Уровень масла в цистерне следует поддерживать у верхней от-
метки.
Не реже одного раза в год цистерны и приемные сетки нужно
осматривать и очищать от осадков грязи и масла.
Рабочее масло в циркуляционной системе дизеля необходимо
периодически подвергать анализу для определения его качества.
В случае обкатки дизеля, его ремонта или моточистки анализ
масла производят по окончании этих работ; во всех остальных
случаях примерно в следующие сроки:
для тронковых и крейцкопфных дизелей с наддувом, имеющих
масляное охлаждение поршней от циркуляционной системы смаз-
ки— через 500 ч работы;
для крейцкопфных дизелей остальных типов — через 1000 ч.
В случае совпадения отбора пробы масла с необходимостью
доливки свежего масла в систему отбирают пробы масла перед
доливкой и после доливки через 1 ч работы дизеля.
При приемке масла с присадкой следует отбирать пробу масла
в пробирку для отстоя с целью контроля стабильности присадки.
В случае ее выпадения масло заменяют.
Для средне- и высокооборотных дизелей содержание общих
механических примесей в смазочных маслах, с учетом полезных
присадок, должно быть не более 1%; для малооборотных дизе-
лей—1,5% (ГОСТ 6370—59).
184
Общее содержание механических примесей в циркуляционных
(картерных) маслах с присадкой моющего и диспергирующего ти-
пов допускается до -3% при условии, что все механические примеси
находятся в мелкодисперсном состоянии с размером частичек ди
3 мк.
Для масел без присадок допускается вместо общих' механиче-
ских примесей определять зольность. Браковочным показателем в
этом случае считается увеличение содержания золы в масле (в
два раза по сравнению со свежим маслом для среднеоборотных и
высокооборотных дизелей и в три раза — для малооборот-
ных) .
Кислотное число допускается до 2,5 мг КОН на 1 г масла
(ГОСТ 5985—59) в случае отсутствия воды в масле. Предельным
значением кислотного числа масел для подшипников с небаббито-
выми вкладышами (например, из свинцовистой бронзы) следует
считать 0,5 мг КОН на 1 г масла.
Содержание воды в циркуляционных (картерных) маслах с
присадками моющего и диспергирующего типов допускается не
более О,1°/о. При содержании воды в циркуляционных маслах бо-
лее 0,5% необходима сепарация масла (ГОСТ 2477-—65 и ГОСТ
8287—57). Изменение вязкости масел допускается ±20% (ГОСТ
33—66, ГОСТ 6258—52, ГОСТ 6307—60).
Понижение температуры вспышки должно быть не более 20%
(ГОСТ 4333—48).
На водорастворимые кислоты реакция масла должна быть кис-
лой (ГОСТ 6307—60).
Для проверки качества работы фильтров и сепараторов пробы
масла отбирают в отдельные бутылки одновременно до и после
поступления масла на фильтры и сепараторы. Пробы масла следу-
ет отбирать в сухие чистые бутылки емкостью 0,5—1 л (бутылки
заполняют маслом на 3/4 их объема).
Масла подлежат замене при достижении одного из браковоч-
ных показателей, указанных выше, и в случае невозможности его
восстановления в судовых условиях.
§ 29. ОБСЛУЖИВАНИЕ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ
Системы охлаждения служат для отвода тепла от втулки, кры-
шек, поршней, выпускных клапанов, выпускных ресиверов, форсу-
нок, газотурбонагнетателей главных и вспомогательных дизелей и
поддержания в них температурного режима, обеспечивающего
оптимальное протекание теплового процесса и минимальный износ
деталей и узлов. В качестве охлаждающего вещества в большин-
стве случаев используют воду и масло.
В современных дизельных установках объектами охлаждения,
часто оборудуемыми отдельными системами, являются цилиндры и
газотурбонагнетатели, поршни, форсунки, пресная вода или масло.
В судовых дизелях наибольшее распространение получила
замкнутая система охлаждения: пресная вода (или масло) охлаж-
185
а)
Рис. 84. Принципиальная схема объединенной системы охлаждения главного
и вспомогательного дизелей:
У—резервный насос пресной н забортной воды: 2 н 3—насосы пресной воды: 4— вспомога-
тельные днзелн: 5 — главные охладители пресной воды; 6 и 15— термометр и манометр со-
звуковой сигнализацией; 7—главный дизель; 8— испаритель; 9—регулирующий клапан; 10~
компрессоры; 11 — охладитель масла турбонагнетателя; 12 — расширительная цистерна; 13 н
14 — насосы забортной воды; 16 — навешенные маслоохладители; 17 — маслоохладители
’86
дает непосредственно детали дизеля (рис. 84, а), а забортная вода
охлаждает пресную воду (масло или воздух, рис. 84, б). Такая
система применена на судах типа «Тикси», «Краснодар», «Симфе-
рополь», «Белорецк» и др.
Замкнутая система охлаждения включает в себя циркуляцион-
ные насосы, водяные холодильники, расширительную цистерну, тру-
бопроводы, арматуру и контрольно-измерительные приборы.
В системе предусматривается автоматическое регулирование
температуры воды и аварийно-предупредительная сигнализация по
давлению и температуре.
Системы охлаждения вспомогательных и главных дизелей на
большинстве судов соединены. Такая система рациональнее авто-
номной, т. к. в ней меньше механизмов и теплообменных аппара-
тов, проще обслуживание; без установки специальных подогрева-
телей проще решается задача прогрева главного дизеля (см.
рис. 84).
Поршни главных дизелей охлаждают маслом или пресной во-
дой (по замкнутому контуру).
В случае применения масла поршни охлаждают от общей систе-
мы циркуляционной смазки дизеля с использованием одних и тех
же насосов, холодильников, фильтров, цистерн и одной марки
масла.
Масло к поршням от циркуляционной системы подводится от
головного соединения с помощью телескопического либо шарнирно-
го устройства. Схемы телескопических устройств для некоторых
типов дизелей показаны на рис. 85.
Водяное охлаждение поршней выполняют автономным или из
системы охлаждения цилиндров.
При автономном охлаждении (дизели «Зульцер») система комп-
лектуется отдельными насосами, холодильниками, цистерной и
другими необходимыми устройствами.
Учитывая важность надежного теплоотвода от поршней, авто-
номная система является оправданной, так как позволяет со-
здавать температурный режим, необходимый для нормальной ра-
боты поршней.
Воду к поршням подводят только по телескопическим трубам
(при шарнирном устройстве трудно добиться надежного уплотне-
ния соединений). При водяном охлаждении поршня сальник теле-
скопического устройства, как правило, выносят за пределы кар-
тера дизеля (во избежание обводнения масла и попадания масла
в охлаждающую воду).
Чтобы предупредить гидравлические удары охлаждающей жид-
кости (масла или воды) при телескопическом подводе в системе
. предусматривают воздушные колпаки (дизели МАН, «Гетаверкен»)
или жидкость подводят непосредственно в телескопическую пару
сверху или снизу через неподвижную трубу (дизели «Зульцер»,
«Бурмейстер и Вайн»),
Форсунки охлаждают пресной водой или топливом (а иногда и
маслом).
187
При водяном охлаждении форсунок систему выполняют авто-
номной (чтобы иметь чистую воду), включающей в себя все необ-
ходимые механизмы (как система охлаждения дизеля).
Если главные дизели работают только на дизельном топливе;
систему охлаждения форсунок выполняют совместно с топливной
системой. В случае работы дизеля на тяжелом топливе, применяют
автономную систему охлаждения форсунок (дизельным топливом).
Система забортной воды предназначена для охлаждения прес-
ной воды, масла и топлива, воздуха (в дизелях с наддувом). Она
комплектуется теми же механизмами, что и система пресной воды.
Рис. 85. Схемы телескопических устройств:
а — «Гетаверкен» (масло): б — МАН 70/120С(вода); в — «Бурмейстер и Вайн» (масло);
? —«Зульцер» (вода); / — вход масла или воды; 2—воздушный колпак; 3 — уплотнение:
4— подвод воздуха нз магистрали низкого давления; 5 — невозвратный клапан; 6 — отвод
протечек воды; 7 — неподвижная труба телескопа; 8—вентиляционная труба
На случай выхода из строя системы пресной воды на судах
обычно предусматривают аварийное охлаждение дизелей забортной
водой.
Обслуживание системы охлаждения сводится к поддержанию
температур и давлений охлаждающей жидкости в пределах, обес-
печивающих минимальный износ деталей дизеля и высокие тех-
188
нико-экономические показатели его работы. Рекомендуемые давле-
ния и температуры указаны в инструкции по эксплуатации дизеля.
Давление пресной воды, в зависимости от типа дизеля, поддер-
живают в пределах 1,5—2,5 кгс/слг2; в системе забортной воды —
на 0,3—0,5 кгс)см2 меньше. Так делают для того, чтобы при нару-
шении плотности холодильников забортная вода не попала в систе-
му пресной воды.
Температуру охлаждающей воды на входе в дизель поддержи-
вают 50—60° С, на выходе — 60—70° С.
Температуру выходящей воды необходимо поддерживать по-
стоянной и на верхнем пределе, рекомендованном заводом. Пере-
пад температур воды на выходе и входе должен быть минималь-
ным (5—10°С), это сокращает износ цилиндровых втулок (колец)
и уменьшает потери тепла с отходящей охлаждающей водой. Тем-
пературу пресной воды в системе регулируют перепуском выходя-
щей из дизеля воды мимо холодильника во всасывающую маги-
страль циркуляционного насоса (перепуск осуществляют регуля-
тором температуры).
Температура воды, вытекающей из отдельных цилиндров, долж-.
на быть примерно одинаковой (допустима разница не более
2—3°С). Клапаны на патрубках, по которым вода подводится к
цилиндрам, должны быть полностью открыты. Подрегулировку
температур на выходе из цилиндров делают с помощью клапанов
на сливных патрубках, которые при нормальном состоянии охлаж-
дения дизеля должны быть открыты не более чем на 1—2 оборота.
При сильном повышении температуры охлаждающей воды, вы-
ходящей из какого-либо цилиндра, следует проверить равномер-
ность распределения мощности дизеля по цилиндрам, а также
температуры выхлопных газов. Если нагрузка перегретого цилинд-
ра нормальная (температура выхлопных газов примерно такая же,
как в остальных цилиндрах), повышение температуры воды может
быть вызвано засорением проходов в цилиндре или в регулиро-
вочном кране.
’ До выяснения причины повышения температуры и ее устране-
ния необходимо нагрузку перегретого цилиндра снизить или ци-
линдр вывести из работы (выключением топливного насоса).
В случае сильного перегрева цилиндра категорически запреща-
ется снижать его температуру путем быстрого увеличения подачи
воды, так как это может привести к заеданию поршня и появлению
трещин на крышке. Температуру воды надо понижать медленно,
постепенно увеличивая открытие приемного клапана на нагнета-
тельной магистрали.
При внезапном падении давления охлаждающей воды необходи-
мо включить в работу резервный насос, а дефектный осмотреть и
отремонтировать. Если один насос не обеспечивает заданного дав-
ления, включают второй.
После остановки дизеля, во избежание его перегрева, необхо-
димо поддерживать циркуляцию охлаждающей воды в системе не
.менее 10—15 мин.
189
Перед запуском дизеля вода в охлаждающей системе главного
дизеля должна быть подогрета до 35—45° С охлаждающей водой
вспомогательных дизелей или в специальном подогревателе.
Если во время бездействия дизеля температура в машинном по-
мещении опускается ниже 2° С, то, во избежание размораживания,
нужно спустить охлаждающую воду из дизеля и трубопроводов.
При этом обязательна продувка системы охлаждения сжатым воз-
духом.
Качество охлаждения поршней проверяют по температуре
охлаждающей жидкости и характеру ее потока, выходящего из
каждого цилиндра.
Температуру масла на входе поддерживают не ниже 40° С, на
выходе — не выше 55° С (во избежание интенсивного окисления
масла). Циркуляционный насос, прокачивающий поршни маслом,
выключают из работы не раньше чем через 30 мин после останов-
ки дизеля.
Давление пресной воды в автономной системе охлаждения
поршней поддерживают выше, чем в системе охлаждения цилинд-
ров. Оно равно примерно 3—4 кгс!см2. Температуру воды на выхо-
де из поршней поддерживают в пределах 55—60° С; перепад тем-
ператур воды до и после поршней должен составлять 8—12° С.
В системе охлаждения форсунок температуру воды на выходе
поддерживают примерно 60° С, давление 1,5—3 кгс1см2.
Для обеспечения нормальной эксплуатации дизелей необходи-
мо тщательно наблюдать за всеми механизмами и устройствами
охлаждающей системы, производить регулярные профилактические
осмотры и вскрытия.
Обслуживание насосов охлаждающей воды состоит в наблю-
дении За их работой, замене сальниковых уплотнений и профилак-
тических осмотрах подшипников, крылаток и муфты сцепления.
Насосы осматривают через 5000 ч работы (примерно один раз в
год).
Водяные холодильники (трубчатого или пластинчатого типа)
осматривают один раз в год. Наиболее распространенным дефек-
том холодильников является потеря ими плотности, что определя-
ют по увеличению утечки пресной воды. Герметичность холодиль-
ников восстанавливают развальцовкой или глушением дефектных
трубок.
После длительной работы дизеля на охлаждаемых поверхностях
откладывается небольшой налет накипи" и ила. Полости охлажде-
ния рубашек и крышек очищают не реже одного раза в год. При
осмотрах рыхлый налет счищают стальными щетками (ершами) и
промывают поверхности теплой пресной водой. Маслянистую грязь
и масло, впитавшиеся в накипь, удаляют щелочением. При твер-
дой накипи, не поддающейся ручной очистке, и значительной кор-
розии поверхностей применяют кислотный раствор.
От накипи и продуктов коррозии поверхности очищают с по-
мощью кислоты в следующей последовательности. Удаляют с по-
верхности масло 5°/о-ным раствором едкого натра, затем очищае-
190
мую поверхность промывают .пресной водой. После этой предвари-
тельной работы заливают полости охлаждения 5°/0-ным раствором
ингибированной соляной кислоты и создают циркуляцию раство-
ра (насосом). Температуру раствора поддерживают равной 50—
70° С.
Конец очистки (растворения накипи) определяют по прекраще-
нию падения концентрации кислоты в растворе, делая для этого
анализы раствора каждые 0,5—1 ч.
Независимо от результатов анализа, держать кислотный раст-
вор в дизеле более 12 ч не разрешается.
Закончив очистку, раствор из полостей охлаждения дизеля уда-
ляют (за борт в специальную баржу), очищаемое пространство
тщательно промывают пресной водой, а затем нейтрализуют остат-
ки кислоты.
Поверхности очищают от накипи при помощи кислотного раст-
вора под наблюдением представителя теплотехнической лаборато-
рии пароходства.
После химической очистки обязательно делают гидравлическое
испытание очищенных поверхностей на давление, в 1,5—2 раза
превышающее рабочее.
Повышенного внимания к себе требуют шарнирные и телеско-
пические устройства, служащие для подвода масла к поршням
дизеля.
Шарнирное устройство имеет много соединений и сальников,
неплотность которых приводит к утечкам жидкости. Обеспечение
плотности шарнирных соединений — очень важно при их обслужи-
вании, хотя при масляном охлаждении поршней незначительные
пропуски масла в шарнирах существенного влияния на охлаждение
поршней не оказывают. Шарнирное устройство в отличие от теле-
скопического не требует особенно тщательной центровки.
Телескопическое устройство проще шарнирного, но нуждается
в тщательной центровке совместно с поршневым движением. На-
блюдаемые в эксплуатации поломки отдельных узлов телескопи-
ческого механизма объясняются в основном их некачественной
центровкой или изготовлением. Поэтому после каждой пере-
борки поршней необходимо производить центровку телескопиче-
ских труб.
Общая схема выполнения данной работы такова (применитель-
но к дизелям «Бурмейстер и Вайн»). Магистральный (передаточ-
ный) кронштейн, прицептрованный с крейцкопфом, фиксируется
призонными коксами на заводе-строителе. В эксплуатации и даже
в малых ремонтах фирменную центровку кронштейна изменять не
рекомендуется.
Центровку телескопической трубы выполняют за счет слабин
фланцевого соединения трубы и кронштейна (рис. 85, в). Для это-
го поршень дизеля устанавливают на 30—40° до н. м.т. и телеско-
пическую трубу соединяют с фланцем промежуточного кронштей-
на, следя за тем, чтобы в этом положении -зазоры между телеско-
пической трубой и нажимной втулкой были равномерными по всей
191
окружности. Затем поршень устанавливают на 30—40° после н. м.т.
и снова проверяют зазоры в четырех положениях: нос — корма,
левый — правый борта.
Если большого расхождения в измеренных величинах зазоров
при положениях поршня в н. м. т. и в. м. т. нет (разница не
больше 0,03 мм), центровку признают удовлетворительной. Теле-
скопическая труба при любых положениях не должна касаться
нажимного фланца.
Для нормальной работы уплотнения и предотвращения повы-
шенных пропусков жидкости между сальником и телескопической
трубой должен быть установлен зазор, рекомендованный заводом-
строителем. Например, у дизеля «Бурмейстер и Вайн»
874VT2BF160 он равен 0,06—0,08 мм (предельный в эксплуатации
0,15—0,2 мм).
В телескопическом устройстве с воздушным колпаком требует-
ся непрерывное пополнение колпака воздухом из магистрали низ-
кого давления (дизели МАН) или из атмосферы (дизели «Гётавер-
кен»).
Трубопроводы и арматура системы охлаждения пресной воды
работают продолжительное время без ремонта. Их обслуживание
заключается в притирке клапанов, перебивке сальников и замене
прокладок во фланцах.
Значительно меньший срок работают эти детали в среде за-
бортной воды. В стальных трубах обычно через 2—3 года появля-
ются свищи, и трубы приходится заменять. В условиях эксплуата-
ции (если нет возможности заменить трубы) свищи устраняют по-
становкой хомутов на резиновых прокладках, эпоксидными смола-
ми, заваркой. Отверстия в медных (медно-никелевых) трубах за-
варивают газовой сваркой с применением медных (медно-никеле-
вых) припаев. Заварку стальных труб осуществляют электро-
сваркой.
§ 30. ОБРАБОТКА ПРЕСНОЙ ВОДЫ В ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМАХ
ОХЛАЖДЕНИЯ
Вода, циркулирующая в замкнутой системе охлаждения дизеля,
содержит растворимые примеси, вследствие которых появляются
коррозия и отложения накипи. Для предохранения поверхностей
от действия примесей в охлаждающую воду вводят различные при-
садки, которые в судовых дизелях применяют двух видов: химиче-
ские препараты; антикоррозионные масла.
Химические препараты, введенные в охлаждающую воду, спо-
собствуют образованию на поверхностях деталей прочных пленок,
защищающих металл от коррозии, а также переводу в шлам
накипеобразователей.
Антикоррозионные масла образуют стойкую эмульсию, из кото-
рой на поверхностях деталей отлагается тонкая масляная пленка,
предотвращающая коррозию и препятствующая образованию от-
192
ложенпй накипи. При этом тонкий слой масляной пленки практи-
чески не препятствует нормальной теплопередаче.
Из химических присадок используют следующие препараты (в
скобках указано их процентное содержание в охлаждающей воде):
ВНИИ НП-117 (0,5); ИНК-8 (0,25); бихромат натрия или калия
(0,1.); едкий натр (0,03); кальцинированная сода (0,1).
Из антикоррозионных масел, рекомендуемых иностранными
фирмами, чаще всего используют масло «Шелл Дромус Ойил В»,
которое при первоначальной зарядке вводят в количестве 1%
(10 кг на 1 т воды), во время эксплуатации — 0,5%.
Перед применением присадок внутренние охлаждаемые полости
тщательно очищают от накипи, продуктов коррозии, масла и дру-
гих примесей.
При использовании химических присадок в систему охлаждения
заливают воду с минимальной жесткостью и солесодержанием.
Наиболее стойкая масляная эмульсия получается при жестко-
сти воды в пределах 8—29 мг СаСО3 на 1 кг воды. При жестко-
сти 30—57 мг воду рекомендуется смягчить (конденсатом или чи-
стым дистиллятом), а при жесткости свыше 55 мг смягчение воды
обязательно.
При мягкой воде (меньше 8 мг СаСО3) вода вспенивается. Та-
кую воду необходимо сделать более жесткой.
Количество вводимой в систему присадки при первоначальной
зарядке определяют из выражения
Л = 1О(Ро—Ру)Р кг,
где Ро — заданное содержание присадки в охлаждающей воде, %;
Р — вес воды в системе, т.
В условиях эксплуатации количество добавляемой присадки на-
ходят из выражения
кг,
где Pi — фактическое содержание присадки в охлаждающей воде,
%-
При пополнении системы свежей водой корректируют ее состав
вводя дополнительное количество присадки, определенное по выше-
приведенной формуле.
Снижение концентрации бихроматовой присадки допускают до
0,1%, а щелочей — до сохранения слабощелочной реакции.
Снижение рабочей концентрации антикоррозионного масла до-
пустимо до 0,3%. Завышение рекомендованной концентрации опас-
но и потому недопустимо.
Состав охлаждающей воды контролируют в начале применения
присадок не реже одного раза в неделю, а при установившемся
режиме работы — один раз в месяц.
7—1799
193
Присадки вводят в систему охлаждающей воды не в чистом
виде, а как концентрированную смесь, приготовленную в бочках,
ведрах или других небольших емкостях.
Рекомендуется следующая кратность концентрации предвари-
тельных смесей относительно количества воды:
бихромат натрия или калия — 1/20; нитрат натрия— 1/5; сода —
1/10; антикоррозионное масло — 1/5.
Приготовленные концентрационные растворы вводят при не-
прерывной циркуляции воды в системе и в местах, где обеспечива-
ется хорошее их перемешивание (воздушные краны на всасываю-
щей полости насосов, расширительные цистерны и т. п.). Темпера-
тура воды при этом должна быть 15—25° С.
Методы контроля качества охлаждающей воды, а также более
подробные сведения о способах применения присадок изложены
в специальных инструкциях, разработанных теплотехническими ла-
бораториями пароходств и выдаваемых на суда.
Глава ПРОВЕРКА И РЕГУЛИРОВАНИЕ
VIII
РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЕЙ
§ 31. РЕГУЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА
После предварительной установки и регулирования механизма
газораспределения и топливной аппаратуры на неработающем ди-
зеле приступают к окончательной его наладке. Завершающий этап
регулирования производят во время работы дизеля по индикатор-
ным диаграммам (нормальным, развернутым, смешанным, диа-
граммам-гребенкам и др.), а также по давлениям и температурам
газов, охлаждающей воды и масла.
Регулирование рабочего процесса сводится к доведению его
эксплуатационных параметров и характеристик до величин, реко-
мендованных заводом-строителем.
К параметрам относятся: максимальное давление сгорания-
pz, давление в конце сжатия рс , среднее давление по времени
pt, среднее индикаторное давление pt , температура отработав-
ших газов по цилиндрам tv и средняя температура отработавших
газов /г. к за выпускным коллектором.
В результате регулирования должны быть получены номиналь-
ная мощность дизеля, равномерное ее распределение по отдельным
цилиндрам и минимальный удельный расход топлива.
Проверка величин рс , рг, pt и р,- должна осуществляться:
через каждые 100—150 ч работы дизеля, но не реже одного ра-
за за рейс;
’ при обнаружении ненормальностей в работе одного или не-
скольких цилиндров (повышение пли понижение температуры от-
работавших газов или давления продувочного воздуха и т. п.);
после регулирования топливной аппаратуры, замены форсунки
или топливного насоса, переборки или замены деталей ЦПГ;
при переходе на новый сорт топлива.
Температуру отработавших газов по цилиндрам и среднюю тем-
пературу за выпускным коллектором следует измерять каждый
час.
Регулирование рабочего процесса дизеля начинают при устано-
вившемся тепловом режиме и мощности, равной 50% номинальной.
При работе на этом режиме разница температур отработавших
газов tr по отдельным цилиндрам в пределах 40—50° С Допустима,
и регулирования по этому признаку не требуется.
Если значения рг и р, в отдельных цилиндрах будут в преде-
лах, указанных в заводской инструкции для этого режима, нагруз-
195
ка на дизель может быть увеличена до 75% номинальной мощно-
сти. Если величины указанных параметров при 75°/0-ной нагрузке
выходят за пределы допусков, необходимо регулирование дизеля.
Окончательно регулируют дизель при номинальных мощности
и частоте вращения.
При регулировании рабочего процесса дизеля большое значение
имеют индикаторные диаграммы, так как только они дают доста-
точно ясную картину явлений, происходящих в цилиндре.
Контур индикаторной диаграммы показывает изменение давле-
ния газов в цилиндре дизеля в зависимости от хода поршня. Пло-
щадь диаграммы соответствует работе, которая производится газа-
ми в цилиндре дизеля за один оборот коленчатого вала.
С помощью диаграмм можно определить индикаторную мощ-
ность дизеля и распределить ее по цилиндрам, исследовать рабо-
ту механизма газораспределения, топливных насосов и форсунок,
выявить и устранить недостатки. По индикаторным диаграммам
можно также обнаружить неисправность самого дизеля (пропуски
газов через поршневые уплотнительные кольца, неверную уста-
новку объема камеры сжатия и т. д.).
Однако судить о наличии и характере неисправности в дизеле
и его распределительном органе возможно лишь в том случае,
если получена нормальная диаграмма, т. е. такая, у которой
все моменты распределения (впуск, сжатие, подача топлива и его
горение, расширение, выпуск и продувка) проходят без отклонения
от норм, предусмотренных при проектировании дизеля.
Отклонение от контура нормальной диаграммы свидетельствует
о наличии дефектов в дизеле.
Необходимо помнить, что искажения индикаторных диаграмм
могут происходить не только из-за нарушения распределения и из-
носа отдельных деталей дизеля, но и из-за второстепенных причин,
не связанных с его работой (неисправности индикатора или его
привода, неумелое снятие диаграмм и т. д.). В связи с этим перед
регулированием дизеля необходимо проверить состояние индикато-
ра, его привода, индикаторных кранов и труб и при необходимости
их исправить.
§ 32. ИНДИКАТОРЫ МОЩНОСТИ И ПИМЕТРЫ
В настоящее время на морском флоте наиболее распространены
индикаторы с наружной пружиной типов 50 и 30. Индикатор типа
50 (рис. 86) применяют для индицирования дизелей с частотой
вращения до 300 об/мин; индикатором типа 30 можно снимать
диаграммы с дизелей с частотой вращения до 500 об/мин.
Барабаны индикаторов изготовляют двух диаметров: 40 и 50лглг.
При диаметре 40 мм максимальная длина диаграммы равна 90 мм,
при диаметре 50 мм — 120 мм.
Диаметр нормального поршенька индикатора типа 50 равен
20,27 мм. Кроме того, к индикатору прилагается так называемый
196
используют поршенек ди
Рис. 86. Индикатор типа 50
дизельный поршенек диаметром 9,06 мм и площадью, равной 1/5
площади нормального поршенька. Иногда к индикатору прилага-
ются поршеньки и других диаметров.
При индицировании дизелей обычно
аметром 9,06 мм. Нормальный порше-
нек применяют для снятия диаграмм
со слабыми пружинами при исследо-
вании процессов всасывания и выпу-
ска четырехтактных дизелей и процес-
сов продувки и выпуска двухтактных
дизелей. Кроме того, нормальный пор-
шенек применяют для индицирования
поршневого продувочного насоса и
ступени цилиндра низкого давления
компрессора. Нормальный (паровой)
поршенек допускает давление до
30 кгс1см2, дизельный— 150 кгс!см2.
Выбор индикаторной пружины за-
висит от максимального давления га-
зов в цилиндре дизеля. На головке
каждой пружины поставлено число,
показывающее ее масштаб для нормального поршенька. Масштаб
пружин для других поршеньков, а также максимальное давление,
при котором можно использовать данные пружины, определяют
по специальной табличке, прикрепленной к внутренней стороне
крышки ящика индикатора (табл. 31).
Таблица 31
Таблица для определения масштабов пружин индикатора типа 50
Поршень Масштаб и допустимое давление пружин для индикатора типа 50 (М-2)
Обозна- чение Диаметр, мм
1/1 20,27 30 25 16 10 7 6 5 4 3 2,5 2 1,5
0,5 1 2 4 6 8 10 12 16 20 25 30
1/2 14,35 15 12,5 8 5 3,5 3 2,5 2 1,5 1,25 1 0,75
1 2 4 8 12 16 20 24 32 40 50 60
1/5 9,06 6 5 3,2 2 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,5 0,4 0,3
2,5 5 10 20 30 40 50 60 80 100 125 150
1/10 6,41 3 2,5 Г,6 1 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,25 0,2 0,15
5 10 20 40 60 80 100 125 160 200 250 300
П р и м еч а н и е. Числитель дроби — масштаб пружины, мм на 1 кгс/см2;
знаменатель — максимально допустимое давление, kzcicm2.
197
Рассмотрим на примере, как пользоваться таблицей при выборе
масштаба пружин. Требуется подобрать пружину для индицирова-
ния дизеля. Максимальное давление в цилиндре дизеля не превы-
шает 50 кгс/см2.
Как указывалось, для съемки диаграмм с дизелей применяют
поршенек диаметром 9,06 мм. Отношение площади этого поршень-
ка к нормальному равно Г.5 (третья строка сверху в таблице).
В знаменателе дроби третьей строки находим цифру 50, означаю-
щую допустимое максимальное давление, в числителе — масштаб
пружины (цифра 1). Номер 5 данной пружины стоит в первой
графе слева. Таким образом, пружина, на которой выбита циф-
ра 5, в рассмотренном примере подойдет для индицирования дизе-
ля, так как она допускает для поршенька диаметром 9,06 мм дав-
ление до 50 кгс/см?, масштаб пружины равен 1 мм на 1 кгс/см2.
Если индицирование производить, применяя нормальный пор-
шенек (диаметром 20,27 мм), то эту пружину, согласно таблице,
можно использовать для снятия диаграмм с дизелей, у которых
максимальное давление в цилиндре не превышает 10 кгс/см2, мас-
штаб пружины при этом будет равен числу, выбитому на ней.
Индикатор типа 30 отличается от индикатора типа 50 лишь
меньшими размерами. Пружины для этого индикатора можно
подбирать по табл. 32.
Таблица 32
Таблица для определения масштабов пружин индикатора типа 30
Поршень________
М асштаб и допустимое давление пружин для индикатора
Обозна- Диаметр, типа <0 (М-3)
чение мм
1/1 20,27
1/2 14,35
1/5 9,06
1/10 6,41
20 15
1,5 1
10 7,5
1 2
4 3
2,5 5
__2_ J_,5
5 10
10
2
5
4
__2_
10
1
20
6
4
3
8
1,2
20
0,6
40
1
30
0,5
60
3 2,5
10 12
1,5 1,25
20 24
0,20
150
0,15. 0,12
200* 250
0,7
40
0,35
80
0,2 0,14
150 200
0,07
400
Примечание. Числитель дроби — масштаб пружины, мм на 1 кгс/с.и2;
знаменатель — максимально допустимое давление, кгс/см2.
Для снятия индикаторных диаграмм с дизелей с частотой вра-
щения 500 об/мин и более применяют стержневой индикатор
(рис. 87). Отличительной особенностью этого индикатора является
замена спиральной пружины пружиной 1 равного сопротивления.
198
Один конец 4 стержня шарнирно соединен с поршеньком 3 инди-
катора, а другой наглухо закреплен в корпусе 2. Индикатор снаб-
жен набором стержневых пружин различной жесткости и несколь-
кими поршеньками с соответствующими втулками. Это позволяет
применять его для различных дизелей. Пишущий механизм инди-
катора записывает изображение перемещений поршенька, увели-
ченное в 8 раз. Диаметр барабана индикатора равен 30 мм.
Высота индикаторной диаграммы до 30 мм, длина — 60 мм.
Рис. 87. Стержневой индикатор
Некоторые судовые дизели не имеют индикаторных приводов,
поэтому снять с них диаграмму при помощи обычных индикаторов
невозможно. В таких случаях применяют индикаторы с независи-
мым приводом от часового механизма. На современных индикато-
рах с независимым приводом имеется приспособление, позволяю-
щее автоматически отмечать углы поворота коленчатого вала или
крайние положенйя поршня. Частоты вращения барабана в неко-
торых типах индикаторов можно регулировать часовым механиз-
мом, что позволяет снимать диаграммы с дизелей, работающих при
различной частоте вращения.
Индикатор с независимым приводом конструктивно отличается
от индикатора типа 50 (или индикатора «Майгак») лишь большим
диаметром барабана, что позволяет снимать непрерывную диаграм-
му за несколько оборотов дизеля.
19»
Индикатор среднего давления — пиметр предназначен для конт-
роля работы двигателей внутреннего сгорания, а также для регу-
лирования их на равномерное распределение мощности по цилинд-
рам.
Схема пиметра типа П-2 показана на рис. 88. Колебания давле-
ния газов в цилиндре 2, действующие на поршень 1 пиметра,
воспринимает и успокаивает масса маховика 5, так что поршень
устанавливается в положение, соответствующее среднему давлению
газов в цилиндре за полный цикл работы дизеля. Это среднее
давление уравновешивается пружиной 3. Шкала 4 пиметра граду-
ирована для давлений 0—5,2 и 5—10,2 кгс/см2 (пружина без про-
кладочной шайбы и пружина с прокладкой).
Нижний предел частоты вращения дизеля для пиметра равен
100 об/мин, верхний — не ограничен.
Для использования прибора на дизе-
ле с частотой вращения ниже 600 об/мин
маховые массы пиметра должны быть по-
крыты слоем цилиндрового масла. Это
глушит колебания маховика, а следова-
тельно, и приостанавливает колебание
‘стрелки 'во время работы пиметра.
В пиметрах иностранного производст-
ва (типа «Гейгер») может быть по три
пружины, которые применяют с шайбой
или без нее (табл. 33).
Шкала шиметра у этого прибора гра-
дуирована от 2,6 до 5,2 кгс/см2 для пру-
жины № 1 с прокладочной шайбой. По-
Рис. 88. Пиметр П-2
№ 1 без шайбы — из
этому в случае применения других пру-
жин показание пиметра, снятое с его
шкалы, необходимо корректировать сле-
дующим образом, При использовании
пружины:
показания вычесть 2,6;
№ 2 с шайбой — показание умножить на 2;
№ 2 без шайбы — от показания вычесть 2,6 и результат умно-
жить на 2;
№ 1/2 с шайбой — показание
разделить на 2;
№ 1/2 без шайбы — из пока-
зания вычесть 2,6 и результат
разделить на 2.
Разбирать, чистить, собирать и
использовать пиметры необходи-
мо в соответствии с инструкцией,
прилагаемой к каждому прибору.
Требования, предъявляемые
к установке индикатора и съемке
диаграмм, следующие:
Таблица 33
Характеристики пружин пиметра
Номер пружины Предел измерения давле- ний. кгс см-
пружиной с шайбой пружиной без шайбы
1 2,6—5,2 0-2,6
2 5,2—10,4 0—5,2
1/2 1,3—2,6 0—1,3
200
высота подъема карандаша пишущего механизма и углы по-
ворота барабана должны быть пропорциональны давлению газов
в цилиндре и ходу поршня дизеля;
если .барабан индикатора стоит на месте, не поворачиваясь,
то карандаш индикатора должен чертить вертикальную прямую
линию; система рычагов, передающих движение от штока инди-
катора карандашу, не должна иметь слабин в сочленениях (нали-
чие слабин проверяют легким покачиванием конца пишущего
рычага при различных положениях поршня индикатора);
поршенек и втулка индикатора должны быть плотно пришли-
фованы, чтобы избежать пропуска газов в индикаторе; поршенек
вместе со штоком должен при снятии пружины медленно опус-
каться под действием собственного веса;
движущиеся части индикатора должны быть очень легкими,
в противном случае на диаграммах могут появляться волнистые
линии;
индикаторные шнуры должны быть достаточно тонкими и
эластичными. Не следует использовать шнуры, связанные из не-
скольких отдельных кусочков. Плетеные шнуры значительно луч-
ше крученых. В крайнем случае допустимо применение крученого
шпагата, но обязательно предварительно вытянутого. При боль-
шой длине шнура следует применять стальную струну;
пружины индикатора периодически необходимо проверять (та-
рировать) ;
прежде чем устанавливать индикатор на цилиндре дизеля, не-
обходимо продуть индикаторные трубки, иначе кокс, грязь, скап-
ливающиеся в трубках, попадут в индикатор и загрязнят его.
Индикаторные краны перед началом индицирования предвари-
тельно должны быть тщательно притерты; индикатор должен
быть хорошо прогрет;
бумага, надетая на барабан, должна плотно прилегать к нему.
Трение карандаша о бумагу должно быть минимальным. Нажим
карандаша следует отрегулировать так, чтобы он не рвал бумагу,
а линия на диаграмме была ясной и четкой;
длину индикаторного шнура необходимо отрегулировать так,
чтобы снимаемая диаграмма вычерчивалась посредине листа ин-
дикаторной бумаги, а длина ее составляла не более 90% наи-
большей длины, допускаемой барабаном индикатора;
пружину и индикатор необходимо устанавливать в соответст-
вии с наибольшим давлением газов в цилиндре. Следует стре-
миться к тому, чтобы диаграмма имела возможно большую пло-
щадь для получения .при анализе и подсчетах наиболее точных
результатов.
Масштаб пружины следует выбирать таким, чтобы наиболь-
шая высота диаграммы получилась равной приблизительно 80—
90% максимальной, допускаемой индикатором. Лишь для высо-
кооборотных дизелей приходится иногда сознательно уменьшать,
высоту и длину диаграммы, выбирая более жесткую пружину,
чтобы избежать колебаний пишущего механизма от сил инерции.
201
Гайку, прижимающую пружину к штоку индикатора, необходимо
завертывать до конца;
индикаторный привод должен быть правильно спроектирован
и собран. При ответственных испытаниях необходимо проверить
привод (слабины в соединениях привода должны быть выбраны).
§ 33. ИНДИКАТОРНЫЕ ПРИВОДЫ
При снятии индикаторных диаграмм барабан индикатора дол-
жен поворачиваться соответственно движению поршня дизеля.
Это достигают путем применения так называемых индикаторных
Рис. 89. Индикаторный привод с поворот-
ной головкой
приводов, которые уменьша-
ют ход поршня до необхо-
димой величины.
Индикаторные приводы,
применяемые в дизелях, мо-
гут быть кривошипные, ры-
чйжные и эксцентриковые.
На рис. 89 показан наи-
более совершенный тип ин-
дикаторного привода, приме-
няемого на теплоходах по-
следней постройки.
Привод состоит из пово-
ротной головки 13 и индика-
торного шнура (стального
тросика) 5, проходящего над
всеми цилиндрами дизеля.
Через систему зубчатых ко-
лес и валиков движение ко-
ленчатого вала передается
промежуточному валу 1. От
него через пару конических
шестерен 16 движение пере-
дается 'вертикальному валу
15, кривошипу 3 и шатуну 9
с поршнем 14. Шатун и пор-
шень крепятся пальцем И,
который одновременно пере-
двигает цилиндрическую
вставку 12 со штырем 10, служащим для соединения с индикатор-
ным шнуром. Другим концом шнур, проходящий через систему
блоков 8, прикреплен к пружине 7, позволяющей держать его в
натянутом состоянии. На шнур по количеству цилиндров надеты
кольца 6, на которые во время снятия диаграмм накидывается
крючок индикатора. При индицировании дизеля головку 13 приво-
да устанавливают на диске против риски с цифрой, указывающей
номер цилиндра, с которого снимают диаграмму.
202
Привод позволяет снимать нормальные и смещенные диаграм-
мы. Для снятия нормальных диаграмм головку устанавливают
против черных цифр, для снятия смещенных диаграмм — против
красных.
Для выключения индикаторного привода цилиндровую встав-
ку 12 перебрасывают в крайнее положение ручкой 2 и винтовым
штырем 4.
Правильность индикаторных диаграмм в большой степени за-
висит от устройства и состояния индикаторного привода. При
правильном индикаторном приводе бумага, надетая на барабан
индикатора, будет передвигаться так, что в каждый момент дви-
жения отстояние карандаша механизма от края диаграммы будет
строго пропорционально отстоянию поршня от соответствующей
мертвой точки, т. е. углы поворота барабана индикатора будут
пропорциональны ходам поршня дизеля.
Одним из главных условий правильной работы привода яв-
ляется совпадение крайних положений привода и поршня рабо-
чего цилиндра дизеля. Удобнее всего производить такую проверку
при помощи индикатора мощности. Для этого мотыль проверяе-
мого цилиндра устанавливают валоповоротным устройством при-
мерно на 30° до в. м. т. Это положение мотыля фиксируют ка-
рандашом пишущего механизма отметкой на бумаге, надетой на
барабан индикатора. После этого мотыль устанавливают в в. м. т.
и делают вторую отметку на бумаге, а затем поворачивают на
угол 30° за в. м. т. и делают третью отметку. Если первая и
третья отметки совпадут, значит верхнее положение поршня со-
ответствует верхнему положению привода.
Аналогично проверяют и нижние мертвые точки.
Для большей точности проверки крайних положений по рас-
смотренному способу предварительно следует устранить слабину
в соединениях привода и правильно подобрать размер индикатор-
ного шнура, сократив до минимума его длину. Шнур лучше заме-
нить стальным тросиком или лентой.
Проверку совпадения крайних положений привода и поршня
дизеля также выполняют непосредственно постановкой их в мерт-
вое положение. Мертвые положения поршня устанавливают обыч-
ным способом.
Крайнее положение привода находят при помощи линейного-
индикатора. При несовпадении крайних положений поршня и ин-
дикаторного привода последний следует отрегулировать и ис-
править.
Эксцентриковый и кривошипный индикаторные приводы регу-
лируют путем перезакаливания эксцентрика или кривошипа по-
валу. В приводах, имеющих в соединении шестерни, регулирова-
ние осуществляют перестановкой шестерен.
Рычажный привод проверяют и исправляют следующим обра-
зом. Поршень проверяемого цилиндра устанавливают в среднее
положение. Если привод смонтирован правильно, то тяга, к кото-
205
рой прикрепляют индикаторный шнур, имеет строго горизонталь-
ное положение.
Проверку привода и корректировку индикаторных диаграмм
во время работы дизеля производят по диаграммам сжатия, сня-
тым при включенной подаче топлива.
§ 34. ИНДИКАТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ
Нормальные индикаторные диаграммы служат для определе-
ния среднего индикаторного давления, по которому подсчитыва-
ют мощность дизеля, а также для общего анализа теплового про-
цесса, происходящего в цилиндре.
Рис. 90. Диаграммы четырехтактного дизеля
Контур, а следовательно, и элементы индикаторной диаграм-
мы зависят от тактности дизеля, способа распыла топлива, цикла,
по которому работает дизель.
Индикаторная диаграмма одного цилиндра четырехтактного
бескомпрессорного малооборотного дизеля показана на рис. 90, а.
Линия 1—2 показывает процесс впуска (всасывания) воздуха
в цилиндр. По линии 2—3 сжимается воздух и давление резко
повышается. В конце процесса сжатия, когда поршень подходит к
в.м.т., происходит подача топлива в цилиндр и его воспламе-
нение.
Сгорает топливо не мгновенно, а за какой-то промежуток вре-
мени, поэтому в начальный период сгорания вблизи в.м.т. пор-
шень успевает описать в цилиндре некоторый объем. В результате
линия сгорания в начале этого процесса (участок 3—4) идет не
по вертикальной прямой, а по кривой, наклоненной к оси орди-
нат.
Давление сгорания после прохождения поршнем в.м.т. в связи
с увеличением объема цилиндра вначале повышается (участок
3—4), а затем понижается (участок 4—4'), и кривая сгорания
плавно сопрягается с линией расширения (участок 4'—5).
При подходе поршня к нижнему положению (точка 5) от-
крывается выпускной клапан и происходит выпуск продуктов
сгорания (участок 5—1 на рис. 90,6). Начало выпуска на диа-
грамме заметно по резкому понижению давления в конце кривой
расширения.
204
Впуск воздуха в цилиндр осуществляется при давлении ниже
атмосферного, а выпуск продуктов сгорания — при давлении не-
сколько выше атмосферного. Однако из-за небольшого масштаба
пружин, применяемых при индицировании, линии выпуска и
впуска обычно сливаются с атмосферной линией.
Когда индикаторную диаграмму снимают слабой пружиной,
то нижняя ее часть вычерчивается в крупном масштабе (см.
рис. 90,6). Линиями выпуска и впуска образуется заметная
площадь. Эта часть диаграммы соответствует затраченной работе
на выпуск и зарядку цилиндра. При подсчете индикаторной мощ-
ности цилиндра эта площадь должна вычитаться из площади
Рис. 91. Диаграммы двухтактного дизеля
полезной работы газов. Однако в связи с незначительной частью
отрицательной площади (не более 3% ее главной части) на прак-
тике при подсчете среднего индикаторного давления ее не учи-
тывают, относя к механическим потерям.
Крайние точки индикаторной диаграммы соответствуют край-
нему положению поршня. Длина диаграммы или длина атмос-
ферной линии представляет уменьшенный ход поршня.
Давление в самой высокой точке 4 диаграммы является мак-
симальным давлением сгорания, а давление в самой низкой точ-
ке диаграммы показывает давление выпуска. Эти давления
можно вычислить путем деления ординаты диаграммы на мас-
штаб пружины, применяющейся при индицировании.
На рис. 91, а представлена индикаторная диаграмма двух-
тактного бескомпрессорного дизеля. Сравнивая рис. 90 и 91, вид-
но, что линии сжатия, сгорания и расширения индикаторных
диаграмм двухтактных дизелей в общем не отличаются от диа-
грамм четырехтактных. Только на участках, характеризующих
процессы продувки и выпуска газов из цилиндра, имеется отли-
чие.
В точке 5 диаграммы двухтакного дизеля (см. рис. 91, а)
открываются выпускные окна, давление в цилиндре быстро па-
дает. По линии 5—1 происходит выпуск продуктов сгорания и
продувка цилиндра. Точка 1 диаграммы соответствует крайнему
нижнему положению поршня. При восходящем движении порш-
ня вначале закрываются продувочные окна, а затем выпускные
(точка 2), после чего начинается процесс сжатия (линия 2'—3).
205
Нормальные индикаторные диаграммы не дают возможности
точно исследовать отдельные процессы цикла (впуск, выпуск,
продувку и горение), поэтому на практике снимают еще так на-
зываемые специальные диаграммы: со слабой пружиной, сме-
щенные, диаграммы-гребенки, диаграммы сжатия и• развернутые.
Диаграммы, снятые индикатором со слабой пружиной,
применяют для анализа процессов всасывания, выпуска и про-
дувки. Протекание этих процессов изображается в крупном
масштабе, а верхняя часть ограничивается горизонтальной
линией, так как поршенек индикатора, находясь под воздейст-
вием слабой пружины, достигает своего крайнего верхнего поло-
жения и остается в нем до снижения давления газов в цилиндре
до 5—10 кгс!см2.
Диаграммы снимают обычным способом, применяя пружины
с масштабом, равным 1 кгс/см2=5 мм и более, используя па-
ровой поршенек (диаметром 20,27 мм).
На рис. 91,6 показана диаграмма двухтактного дизеля, сня-
тая индикатором со снятой пружиной. В точке 5 происходит от-
крытие выпускных окон. Давление газов в этот момент равно
4—9 кгс!см2. Вначале выпуск происходит свободно. В точке 6
начинается открытие продувочных окон. В этот момент давление
в цилиндре намного выше давления продувки. Затем эти давле-
ния выравниваются, происходит продувка цилиндра при одновре-
менно продолжающемся выпуске продуктов сгорания. Давление
в цилиндре постепенно уменьшается и приближается к давлению
в выпускном ресивере. В точке 2 продувочные органы закрыва-
ются и поршень вытесняет часть газов из цилиндра в выпускную
трубу. В точке 2' закрываются выпускные органы и начинается
сжатие.
Во избежание поломки индикатора при снятии индикаторных
диаграмм со слабой пружиной обязательно после смены поршень-
ка необходимо переставить ограничитель хода на втулке штока
индикатора.
Смещенные диаграммы снимают тем же индикатором, что>
и нормальные, соединяя его с приводом соседнего цилиндра, мо-
тыль которого расположен под углом 90 и 120°. Крайнее положе-
ние поршня на таких диаграммах находится примерно на середи-
не смещенной диаграммы, а крайние его точки будут соответство-
вать положению поршня в середине хода при тактах сжатия и
расширения. Поэтому участок диаграммы вблизи мертвой точки,
соответствующей процессу сгорания, получается как бы растяну-
тым. Это позволяет проанализировать изменение давления во вре-
мя горения и выявить недостатки в работе форсунок и топливных
насосов.
Помимо этого, по смещенной диаграмме можно определить
давление воспламенения топлива и максимальное давление сгора-
ния цикла.
Смещенная индикаторная диаграмма двухтактного беском-
прессорного двигателя показана на рис. 92.
206
сжатия, снимаются
Рис. 92. Смещенная диа-
грамма:
Рс —давление воспламенения топ-
лива; Pz —максимальное
сгорания; 1—2— сжатие;
рение; 3—4 — расширение
На практике смещенные Диаграммы иногда используют для
определения давления сжатия, условно приравнивая его к давле-
нию воспламенения.
Диаграммы-гребенки (рис. 93), предназначенные
определения максимального давления
выключенной подаче топлива в ци-
линдр. Высота наивысших точек соот-
ветствует величине давления газов в
конце сжатия.
В случае отсутствия индикаторного
привода диаграммы-гребенки снимают
также для определения максимально-
го давления рабочего цикла рг при
включенной подаче.
Диаграммы сжатия снимают
обычным способом, но при выключен-
ной подаче топлива в цилиндр. При
отсутствии погрешности индикаторно-
го привода, хорошей герметичности уп-
лотнительных поршневых колец и
умеренной теплоотдаче цилиндра ли-
нии сжатия и расширения на диаграмме
линию (рис. 94, а).
В некоторых случаях
для
при
давление
2—3 — го
в одну
сжатия сливаются
диаграмма сжатия имеет
вид одной или двух петель. На рис. 94,6 цифрой /
обозначена линия сжатия, цифрой 2 — линия рас-
ширения. Кривая расширения вначале проходит
ниже кривой сжатия, затем сливается с ней, а к
концу расширения проходит выше линии сжатия.
Падение давления при расширении объясняется от-
дачей тепла от газов к поверхности цилиндра. В
дальнейшем подъем кривой
вследствие теплоотдачи от
зам, поэтому температура,
ление газов повышаются.
По характеру и величине площадки диаграммы
судят о плотности поршневых колец, исправности
индикаторного привода и теплоотдаче дизеля. По
также определить конечное давление сжатия в ци-
граммы-гре-
бенки
расширения происходит
стенок цилиндра к га-
а следовательно, и дав-
ней можно
линдре.
Развернутые диаграммы (рис. 95) дают представле-
ние о характере протекания рабочего процесса дизеля в области
его в.м.т. В дизелях, не имеющих индикаторного привода, диа-
граммы используют для определения среднего индикаторного дав-
ления.
Развернутые диаграммы снимают механическим или электри-
ческим индикатором. В судовых условиях для этой цели чаще
всего применяют механические пружинные индикаторы с незави-
симым приводом, например, от часового механизма.
207
Поскольку развернутую диаграмму снимают при равномерном
вращении барабана в одну сторону, то длина такой диаграммы
показывает не ход поршня, как в нормальной диаграмме, а про-
должительность цикла в некотором масштабе, выраженную во
времени или углах поворота мотыля. Поэтому для определения
среднего индикаторного давления развернутую диаграмму нужно
перестроить в нормальную (по ходу поршня) или соответственно
обработать.
Рис. 94. Диаграммы сжатия
На развернутой диаграмме обязательно должны быть нанесе-
ны атмосферная линия и крайние положения поршня.
Практически индикаторные диаграммы могут отличаться от
приведенных выше вследствие погрешностей индикатора, индика-
торного привода, нарушения распределения дизеля, его износа
и других причин.
Рис. 95. Развернутая индикаторная диаграмма:
/—расширение; 2—сжатие
Наиболее характерными искажениями индикаторных диа-
грамм могут быть следующие. При повышенном трении поршенек
индикатора вместе с пишущим механизмом перемещается рывка-
ми, а на отдельных участках он неподвижен, т. е. не реагирует
на изменение давления газов в цилиндре дизеля. Это искажение
вызывается тем, что карандаш пишущего механизма перемещает-
ся по вертикали непропорционально изменению давления газов
в цилиндре.
Наиболее частой причиной повышенного трения движущихся
частей индикатора является неудовлетворительная смазка, что
объясняется неправильным подбором марки и качества масла.
Иногда повышенное трение вызывается перекосом штока и
плохой пригонкой поршенька по втулке индикатора, а также пло-
хой продувкой индикаторных трубок, из которых скопившийся
кокс, грязь, металлическая стружка попадают в полость индика-
тора и загрязняют его.
208
Индикаторные диаграммы нередко искажаются также при
недостаточном прогреве индикатора, индикаторных труб, употреб-
лении неспециальной (шероховатой) бумаги, неотрегулирован-
ном нажатии карандаша пишущего механизма на индикаторную'
бумагу.
Диаграмма, снятая индикатором с заедающим поршеньком,
приведена на рис. 96, а. Линия расширения на этой диаграмме
имеет волнистый и даже ступенчатый вид. При очень сильном
заедании возможны ступеньки и на линии сжатия. Мощность
дизеля, подсчитанная по таким диаграммам, будет неверной.
Рис. 96. Искаженная и исправленная диаграм-
мы двухтактного дизеля
Во избежание рассмотренных недостатков необходимо, чтобы
трение поршенька и пишущего механизма было возможно мень-
шим. На практике ход поршенька проверяют, вдувая воздух ртом
(индикаторная пружина при этом должна быть снята). Порше-,
нек и пишущий механизм опускаются под действием собственного-
веса.
Бумага для вычерчивания диаграмм должна быть покрыта
особым составом, на котором карандаш будет оставлять ясную
темную линию.
При заедании необходимо вынуть поршенек, тщательно выте-
реть его и рабочую поверхность втулки. Нагар или металличе-
скую стружку с индикатора необходимо снять, тщательно промыть
его керосином, а индикаторные трубки хорошо продуть. Затем,
смазав поршенек качественным маслом, повторить снятие диа-
грамм. Если искажения не исчезнут, то причину заедания пор-
шенька следует искать в забоинах, перекосе или изгибе порш-
невого штока индикатора.
Индикаторная диаграмма, снятая с того же дизеля после
устранения повышенного трения в индикаторе, показана на
рис. 96, б.
Степень жесткости индикаторной пружины сказывается на чет-
кости и правильности контура индикаторной диаграммы. Иногда
неправильный подбор пружины приводит к искажению диаграм-
мы. Рассмотрим некоторые случаи.
При слабой пружине (рис. 97, а) индикаторная диаграмма
обрезается сверху по горизонтали. Это происходит потому, что
шток поршенька под давлением газов, превышающем жесткость
пружины, упирается своим заплечиком в крышку индикатора и,
209
несмотря на продолжающееся повышение давления, стоит не-
подвижно в верхнем положении. Кроме того, дефекты, появляю-
щиеся от инерционных усилий, наличия слабин в соединениях
индикаторного ппивода, увеличиваются-
») V
Рис. 97. Влияние жесткости пружины на очертание индикаторной
диаграммы
Индикаторная диаграмма, снятая тугой пружиной (рис. 97,6),
не искажена, но высота, а следовательно, и площадь такой диа-
граммы получаются небольшими, что затрудняет ее анализ. При
планиметрировании диаграммы, снятой очень жесткой пружиной,
может быть допущена значительная ошибка.
Диаграмма, снятая пружи-
а)(\ *)п ной нормальной жесткости с
1\ у того же дизеля, показана на
Рис- 97, в. Основные моменты
———_____ ——___ газораспределения на этой ди-
— " ~~ ^^=2 аграмме 'видны отчетливо, в то
же время ее площадь достаточ-
Рис. 98. Искажения диаграмм при не- на, что исключает большие по-
довернутой ганке грешности при подсчете по ней
мощности.
При выборе индикаторной пружины необходимо исходить из
максимального давления в цилиндре и частоты вращения дизеля.
Как показала практика, жесткость пружины должна быть такой,
чтобы максимальное давление, допускаемое пружиной, было
больше давления газов в цилиндре на 3—5 кгс!см2.
При индицировании двухтактных дизелей характер работы
пружины индикатора, как правило, однородный (пружина рабо-
тает на растяжение). Поэтому индикаторные диаграммы не ис-
кажаются, если гайка, крепящая пружину, не довернута до кон-
ца или даже совсем отсутствует. Однако в этом случае атмос-
ферная линия может быть вычерчена ниже своего фактического
положения на величину зазора между гайкой и пружиной
(рис. 98, а). А это приводит к неправильному определению дав-
ления газов в цилиндре.
В четырехтактном дизеле при ходе всасывания в цилиндре
создается разрежение, что изменяет характер работы пружины и
вызывает перемещение поршенька индикатора, а затем и пишу-
щего механизма вниз на величину имеющегося зазора между гай-
кой и пружиной (рис. 98,6).
210
В индикаторах типа 50, широко распространенных па судах,
морского флота, пишущий механизм крепится к штоку не с по-
мощью металлического стерженька, как это делается в большин-
стве индикаторов других конструкций, а путем зажима штока
индикатора хомутиком. Такая конструкция упрощает замену
поршенька со штоком. Однако недостатком такого способа креп-
ления является то, что пишущий механизм и шток соединяются
не жестко, а лишь за счет трения между хомутиком и штоком,,
возникающего при зажиме хомутика стягивающим винтом. По-
этому в случае ослабления хомутика пишущий механизм может'
перемещаться относительно штока, вызывая искажения индика-
торных диаграмм. Чтобы не допускать такой ошибки, необходи-
мо перед каждым индицированием дизеля убедиться в надежно-
сти крепления пишущего механизма па штоке индикатора.
При использовании индикатора типа 50 необходимо также-
следить за правильным закреплением пишущего механизма на
штоке, так как в случае закрепления его выше или ниже нор-
мального положения индикаторные диаграммы будут искажать-
ся. Например, если пишущий механизм закреплен выше нормаль-
ного положения, индикаторные диаграммы иногда могут обре-
заться сверху по горизонтали. Характер искажения диаграмм
в этом случае будет таким же, как при снятии диаграммы инди-
катором со слабой пружиной (см. рис. 97).
Возможны искажения индикаторных диаграмм и в том слу-
чае, если пишущий механизм закреплен ниже своего нормального-
положения. Правильно закреплять пишущий механизм на штоке-
индикатора удобнее всего следующим образом:
навернуть на индикатор пружину, предназначенную для сня-
тия диаграмм, и закрепить ее гайкой;
ослабить хомутик, крепящий пишущий механизм к штоку ин-
дикатора;
установить пишущий механизм так, чтобы его карандаш на-
ходился выше выступа барабана индикатора на величину, не-
сколько превышающую масштаб пружины (на 2—5 мм);
закрепить пишущий механизм на штоке хомутиком со стяги-
вающим шурупом;
отрегулировать величину максимального подъема пишущего
механизма (поршенька индикатора).
Подъем пишущего механизма регулируют упорной втулкой
поршенька (ограничителем подъема поршенька). Поршенек ин-
дикатора должен упираться во втулку в тот момент, когда ка-
рандаш пишущего механизма будет находиться ниже верхней
кромки барабана индикатора приблизительно на 4—5 мм.
Рассмотрим чаще всего встречающиеся на практике случаи
искажения диаграмм из-за неисправности привода.
Если индикаторный шнур короток, то он рвется. Этот дефект,
естественно, замечается сразу. В некоторых случаях, когда при-
меняют плохо вытянутый шнур, он не рвется, если даже его
длина и недостаточна, а вытягивается.
211
Индикаторная диаграмма (рис. 99, а), снятая при помощи
такого шнура, обрезается сбоку по строго вертикальной линии
с правой стороны (при вращении барабана индикатора справа
налево). Этот недостаток характеризуется стуком барабана ин-
дикатора об ограничитель. Особенно хорошо слышен стук, если
руку держать на движущемся шнуре. Стук слышен в конце
прямого хода барабана.
Искажения диаграммы, снятой при помощи длинного шнура,
аналогичны рассмотренным выше — диаграмма обрезается
(рис. 99,6) также строго вертикально, но с противоположной
стороны — слева (если барабан индикатора вращается справа
налево).
При длинном шнуре, как и при коротком, слышен стук бара-
бана о его ограничитель в конце обратного хода барабана.
Если индикаторный шнур вытягивается, то барабан индика-
тора вращается непропорционально ходу поршня . дизеля, что
приводит к искажению диаграммы. При таком дефекте диаграм-
ма смещается относительно атмосферной линии; в некоторых слу-
чаях индикатор чертит несколько контуров (рис. 99, в).
Индикаторные диаграммы в рассмотренных случаях исправля-
ют правильным подбором длины шнура, которую необходимо
свести до минимума. Если невозможно избежать длинных шну-
ров (больше 1,5 .ч), вместо них лучше применять стальные лен-
ты или тросики.
При ходе привода, превышающем ход барабана, может быть
два случая: рвется шпур или, если он вытягивается, диаграмма
обрезается с обеих сторон. Эти явления резко бросаются в гла-
за; их легко устранить изменением хода индикаторного привода.
При слишкохм малом ходе привода индикаторная диаграмма
получается очень короткой. Хотя это и не искажает диаграммы,
но так как ее площадь уменьшается, возникает погрешность при
планиметрировании диаграмм и затрудняется их анализ.
Ход привода следует выбирать таким, чтобы длина диаграм-
мы была 50—70 мм.
212
Индикаторные диаграммы, искаженные в результате непра-
вильной установки привода, показаны на рис. 99, г, д, е, ж. На
рис. г и д индикаторный привод опережает мотыль двигателя; на
рис. е и ж— отстает от него.
Индикаторная диаграмма, снятая правильно. установленным
приводом, представлена на рис. 99,з.
На этих рисунках видно, что при опережающем и отстающем
приводах диаграммы искажаются и мощность, подсчитанная по
ним, будет фиктивной. Получив диаграммы, подобные изобра-
женным, необходимо проверить индикаторный привод, чтобы
установить истинную причи-
ну искажения диаграмм.
При работе дизеля инди-
каторный привод проверяют
снятием диаграмм сжатия,
т. е. при выключенной пода-
че топлива. Если индикатор-
ный привод установлен пра-
вильно, то линии сжатия и
Рис. .100. Диаграммы сжатия:
/—сжатие; 2—расширение
расширения (при отсутствии
значительных пропусков газов через поршневые уплотнительные
кольца) сольются в одну и диаграмма будет иметь вид, показан-
ный на рис. 94, а.
Наличие площади, образованной линиями сжатия и расшире-
ния, укажет на неисправность индикаторного привода. Величина
этой площади может быть положительной или отрицательной и
зависит от того, как будет проходить линия расширения — ниже
или выше линии сжатия. Если линия расширения проходит выше
линии сжатия (при опережающем индикаторном приводе), пло-
щадь получается положительной (рис. 100, а), если ниже (при
отстающем индикаторном приводе)—площадь будет отрица-
тельной (рис. 100, б).
При корректировке индикаторных диаграмм, снятых неисправ-
ным приводом, положительная площадь должна вычитаться, а
отрицательная—-прибавляться к площади исправляемой диа-
граммы.
♦ При анализе диаграммы сжатия, показывающей неисправ-
ность привода, трудность возникает при определении характера
кривых: какая из них является линией сжатия, а какая — линией
расширения. В этом случае поступают так: снимают нормаль-
ную индикаторную диаграмму и делают на ней пометку на ли-
нии сжатия в виде точки 1 (рис. 101) или крестика, затем отклю-
чают подачу топлива и снимают на этом же месте бумаги диа-
грамму сжатия. Поскольку линия сжатия 2 на обеих диаграм-
мах должна быть одна и та же, вторая кривая является линией
расширения 3 диаграммы сжатия.
На рис. 101 линия расширения проходит выше линии сжатия
(индикаторный привод опережает мотыль двигателя). Следова-
тельно, площадь (заштрихованная), показывающая погрешность
213
привода, является положительной и должна вычитаться из всей
площади полной диаграммы.
В рассматриваемом примере корректировку диаграммы мож-
но производить сразу при планиметрировании, исключив пло-
щадь диаграммы сжатия из общей площади диаграммы. В дру-
гих случаях, когда линия расширения проходит ниже линии
сжатия (при отстающем приводе), необходимо спланиметриро-
вать всю диаграмму (включая и диаграмму сжатия).
Рис. 101. Корректировка диа-
граммы
Рис. 102. Диаграмма сжатия:
/ — сжатие; 2 — расширение
Иногда диаграмма сжатия (рис. 102) имеет вид двух петель
(восьмерки). Обычно такое искажение наблюдается в резуль-
тате отставания карандаша индикатора, что вызвано заеданием
привода и люфтами в соединениях рычага, па котором закреп-
лен карандаш.
Проверка индикаторного привода рассмотренным способом
дает удовлетворительные результаты лишь при умеренной тепло-
отдаче цилиндров дизеля и отсутствии значительных пропусков
газов через поршневые уплотнительные кольца, а также при со-
блюдении необходимых условий индицирования. В противном
случае необходима проверка привода на неработающем дизеле
(см. § 33).
Пропуски индикаторного крана вызывают утечки газов, при-
водящие к понижению давления в полости цилиндра индикатора.
Индикаторные диаграммы, снятые при помощи такого крана,
имеют заниженную площадь. Мощность дизеля, подсчитанная по
таким диаграммам, будет меньше фактической. Однако следует
иметь в виду, что снятые подобным образом диаграммы могут
иметь нормальный контур. Поэтому обнаружить по диаграмме
неплотности крана трудно. Вот почему пропуски кранов и ин-
дикаторных трубок необходимо прежде всего определять на
слух, по шуму газов или воздуха, выходящего из неплотностей.
Пропуск газов индикаторными кранами может быть замечен
по атмосферной линии диаграммы: она будет иметь петлю
(рис. 103, а).
Индикаторные диаграммы искажаются н при неправильной
установке крана, недостаточном отверстии в кране для прохода
газов, малом диаметре или большой длине индикаторных трубок,
сообщающих полости индикатора и цилиндра. Все это приводит
214
к торможению газов (воздуха) и падению давления, что сопро-
вождается занижением площади индикаторной диаграммы. По-
этому при снятии диаграмм очень важно определить причину ис-
кажения и устранить их.
На рис. 103,6 показана индикаторная диаграмма двухтакт-
ного дизеля, снятая 'при не полностью открытом индикаторном
кране. Линии сжатия и расширения закруглены, давление газов
не достигает своей полной величины; давление выпуска, наобо-
рот, выше нормального, выпуск искажен. Пунктиром на рисунке
показана нормальная диаграмма, снятая при полностью откры-
том индикаторном кране.
Рис. 103. Искажения диаграмм при
неисправности индикаторных кранов
Аналогичные искажения происходят в том случае, если сече-
ние индикаторных трубок недостаточно или слишком велика их
длина.
Большие искажения имеет индикаторная диаграмма двух-
тактного дизеля, приведенная на рис. 103, в. Прежде всего броса-
ется в глаза неправильность линии расширения и большая вели-
чина площади диаграммы. По очертанию она больше напомина-
ет индикаторную диаграмму четырехтактного дизеля. Дефект
диаграммы объясняется неисправностью индикаторного клапана,
который был сорван со своего штока. Поэтому, как только дав-
ление газов в цилиндре начало понижаться (при расширении),
клапан прикрывался и вызывал дросселирование газов.
Индикаторная диаграмма, снятая после исправления клапана,
показана на рис. 103, г.
Как указывалось, тип индикатора следует выбирать в зави-
симости от частоты вращения дизеля. При индици'ровании дизе-
ля несоответствующими индикато-
рами диаграммы искажаются, так
как нарушается пропорциональ-
ность между изменением давления
в цилиндре и перемещением пор-
шенька индикатора, а также между
ходом поршня дизеля и поворотом
барабана индикатора. Это объяс-
няется тем, что силы инерции дви-
жущихся частей пружины индика-
Рис. 104. Исправление искажений
диаграммы
215
тора при индицировании высокооборотного дизеля столь значи- ч
тельны, что вызывают заброс пишущего механизма и его после- ч
дующие колебания. Эти колебания обычно наблюдаются на ли- j
нии расширения диаграммы. |
При наличии такого недостатка на диаграмме надо заменить
индикатор на меньшую модель или поставить более жесткую
пружину, или, если это невозможно, откорректировать диаграмму. ;
Для этого на диаграмме проводят касательные к кривой коле- :
баний линии расширения и между ними строят среднюю линию i
(рис. 104). (
§ 35. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО ИНДИКАТОРНОГО ДАВЛЕНИЯ
Среднее индикаторное давление находят по нормальной или
развернутой индикаторной диаграмме. По нормальной диаграм-
ме его определяют отдельно для каждого цилиндра, а в дизелях ?
двойного действия — отдельно для каждой полости цилиндра по
формуле
/ . •>
р,= —-кгс см-,
где f — площадь индикаторной диаграммы, мм2; S
т — масштаб индикаторной пружины, мм1кгс/см2; ?
I — длина индикаторной диаграммы, мм. .
Площадь индикаторной диаграммы замеряют планиметром не
менее 2—3 раз. Для подсчета подставляют среднюю арифметиче- j
скую из полученных результатов. Перед использованием плани- j
метр проверяют по площади круга, очерченной прилагаемой план- J
кой. В случае отсутствия специальной планки показания плани- \
метра проверяют по квадрату на миллиметровой бумаге. *
При установке планиметра его рычаги по отношению к дна- I
грамме располагают под углом 90°. При обводе диаграммы рыча- j
ги не должны приближаться друг к другу менее чем на 60° либо >
удаляться друг от друга более чем на 120°. (
В случае отсутствия планиметра среднее индикаторное дав- у
ление на диаграмме с достаточной точностью определяют по
методу трапеции. Для этого диаграмму разбивают вертикальны- 1
ми линиями обычно на 10 равных частей (рис. 105). Каждый 4
участок делят еще пополам и посередине измеряют его высоту. (
Среднее индикаторное давление определяют по выражению 1
— “У '
Pt 10т ’ Ч
где Sy — сумма высот ylt у2, у3 и т. д., мм; j
т — масштаб пружины, мм/кгс/см2.
Длину индикаторной диаграммы замеряют по атмосферной '
линии. Если длина атмосферной линии по каким-либо причинам
не соответствует длине индикаторной диаграммы, поступают так.
216
От крайних точек диаграммы опускают перпендикуляры на от-
мосферную линию или ее продолжение. Расстояние между точка-
ми пересечения с атмосферной линией и будет длиной диаграммы.
Среднее индикаторное давление, а следовательно, и мощность
дизеля можно определить также по развернутой индикаторной
диаграмме, снятой при помощи индикатора с независимым при-
водом. При этом необходимо следить за положением на диаграм-
ме атмосферной линии и отметками мертвых точек поршня.
Если индикатор с независимым
приводом не имеет приспособления
для автоматического нанесения мерт-
вых точек, последние находят графи-
чески. Для этого при неизменном ре-
жиме работы дизеля, кроме обычных
развернутых диаграмм, снимают диаг-
раммы при выключенной подаче топ-
лива. Затем проводят линию парал-
лельно атмосферной на расстоянии
7—8 мм от нее вверх (рис. 106, а)
и делят отрезок АВ между линиями
сжатия и расширения пополам. Далее
на прямой (рис. 106, б) откла-
дывают отрезки Oi Bi, равные ОВ.
10 9 8 7 В 5452 1
Рис. 105. Графическое опреде-
ление среднего индикаторного
давления
Восстановив перпендикуляры из полученных точек Oj и продол-
жив их до пересечения с атмосферной линией, получают в. м. т. на
развернутой диаграмме с включенным топливом.
Н. м.т. для двухтактного дизеля находят, разделив пополам
расстояние О] О] между двумя смежными в.м.т. Для четырех-
тактного дизеля н. м.т. находят делением расстояния О; О; на
четыре равные части и последующим откладыванием от точки О]
вправо и влево такой части.
Рис. J06. Нанесение мертвых точек поршня дизеля на разверну-
той диаграмме
Следует отметить, что точность нанесения отметки мертвых
точек на развернутую диаграмму имеет очень большое значение.
При смещении в. м. т. на один градус поворота коленчатого вала
от истинного положения ошибка в определении среднего индика-
торного давления достигает 8—10%.
Рассмотрим наиболее доступный метод подсчета среднего ин-
дикаторного давления по развернутой индикаторной диаграмме.
Сущность этого метода заключается в следующем. Из в.м.т. О
217
развернутой диаграммы (рис. 107) восстанавливают перпендику-
ляр ОА длиной 180 мм. После этого от в.м.т. по прямой ОА от-
кладывают отрезки (01 = я.], 02 = а.^, ..., 010 — аю), длины которых
в определенном масштабе соответствуют углам поворота колен-
чатого вала за равные части хода поршня. Поскольку длина ОА
в рассматриваемом случае выбрана равной 180 мм, то как для
двухтактных, так и четырехтактных дизелей масштаб будет ра-
вен 1 мм = 1° п. к. в.
Рис. 107. Графо-аналитический способ определения
среднего индикаторного давления
Длины отрезков 01, 02 и т. д., которые для разных дизелей
будут различны, определяют подсчетом. Конец прямой линии
(точка Д) соединяют с нижними мертвыми точками В и В' (точ-
ка В — конец линии расширения, В' — конец линии сжатия). За-
218
тем из каждой точки на прямой ОА параллельно прямым АВ и
АВ' проводят прямые до пересечения с атмосферной линией ВВ'.
Из полученных точек V, 2', 3', 10', а также 1", 2", 3", .„,
10" восстанавливают перпендикуляры до пересечения с линией
развернутой диаграммы. В результате этого на линии расшире-
ния получают точки ’а, б, в, .... к и на линии сжатия — а', б', в',
к'.
Далее складывают все ординаты от-
дельно на линии расширения и линии
сжатия и определяют средние высоты ор-
динат развернутой диаграммы:
1'а+2'бЧ- +10'к
Л> =-----X------jq--------ММ\
\"а’+2"б' + ... + 10"к'
Аж =------1----тт;----1------ ММ
10
Тогда среднее индикаторное давление
будет равно
_ _Рр^~Р^..кгс !см2_
Г ‘ т
Длины отрезков (01, 02, 03 и т. д.),
выражающие углы поворота коленчатого
вала ой, «2, аз, ..., аю, подсчитывают по
формуле
П 2 V RH ’
Рис. 108. Определение поло-
жения поршня
3 = ----£--- мм (здесь Л—длина шатуна двигателя, мм),
где 3 — ход поршня;
R — радиус мотыля, мм\
Н — отстояние поршця от оси коленчатого вала, мм.
Способ определения величины Н понятен из рис. 108.
Ход поршня разбивают на 10 равных частей, затем каждую
из частей делят еще пополам и находят величину Н.
Например:
Hl = (L +R) - = (L + R) - 4 ;
//2 = (Л+Д) + 44)= (А+/?)-34 ;
и т- д-
Подсчет угла а лучше производить в табличной форме по
приведенной ниже схеме (табл. 34).
219
Таблица 34
Подсчет угла а
№ замера Отстояние поршня от оси коленча- того вала Н, мм R + H+L д ’ 2 ’ ММ (7 S|n — _ а а
1/ (S-R)(S-H) V RH
1 .1644,5 1659,75 0,2033 11°44' 23°28'
2 1583,5 1629,25 0,354 20°44' 41°28'
3 1522,5 1598,75 0,4615 27°29' 54°58'
4 1461,5 1568,25 0,55 33°22' 66°44'
5 1400,5 1537,5 0,6225 38°30' 77°
6 1339,5 1507,25 0,703 44°40' 89°20'
7 1278,5 1476,25 0,7725 50°35' 101°10'
8 1217,5 1446,25 0,841 57°14' 114°28'
9 1156,5 1415,75 0,904 64°42' 129°24'
10 1096,5 1385,25 0,969 75°41' 151°22'
Рассмотренный способ определения среднего индикаторного
давления по- развернутым диаграммам на практике себя оправ-
дал. Обработка диаграмм этим способом занимает примерно <
столько же времени, сколько обработка нормальных диаграмм
ручным способом, т. е. способом трапеций. Правда, много вре-'
мени занимает предварительный этап — подсчет отрезков (01, 02
и т. д.), соответствующих в определенном масштабе углам пово-
рота коленчатого вала за равные части хода поршня. Но этот
расчет делают только один раз для данного дизеля. Потом эти
данные остаются постоянными для любого режима работы дизе-
ля и для всех развернутых диаграмм, снимаемых с него.
При определении по развернутым индикаторным диаграммам
мощности дизелей погрешность не превышает 2—3%.
Прямую О А (см. рис. 107) можно провести из в. м.т. О под
любым углом. Однако в этом случае потребуются две такие
прямые, проведенные к атмосферной линии под одним и тем же
углом: ОА— для линии расширения и ОА'— для линии сжатия
диаграммы (рис. 109). Этот способ удобен тем, что все построе-
ния можно выполнять на том же листе бумаги, на котором снята
индикаторная диаграмма.
Пример. Требуется определить среднее индикаторное давление по развер-
нутой диаграмме, снятой с дизеля 8ДР43/61 (рис. 109).
Размеры дизеля: длина шатуна /.= 1330 мм, радиус мотыля /? = 305 мм.
Масштаб диаграммы: ординаты 1 кгс/сдг2=0,75 мм, абсциссы 1°=1 мм.
Условно разбиваем ход поршня на 10 равных частей и находим величину
И — отстояние поршня от оси коленчатого вала при этих десяти и промежуточ-
ных положениях (см. рис. 108):
Ih=(L + R)- (1370+305)-^- 1644,5 мм;
220
op 3x305
/+=(£ + /?) — =(1370+305)— да =1583,5 мм\
/73=(£+/?)— -yy=( 1370+305)——|Q— =1522,5 мм и г. д.
Дальнейший подсчет ведем в табличной форме (см. табл. 34).
Далее из точки 0 на прямых 0А и 0А' откладываем значения углов
«1, а2, ащ (из табл. 34) в масштабе 1°=1 мм. Из полученных точек
1, 2, .... 10 и 2', 10' проводим прямые, параллельные соответственно пря-
мым АВ и А'В' до пересечения с атмосферной линией ВВ'. Из точек 1', 2\
..., 10' и 1", 2", .... 10" восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с ли-
ниями расширения и сжатия развернутой диаграммы.
Суммируем ординаты линии расширения: Га-\-2'б-\-...-\-10'к и ординаты ли-
нии сжатия: 1"а' А-2"б' А- + Ю"к'.
Рис. 109. Пример обработки развернутой диаграммы
Сумма ординат расширения равна: 28,5+13+7+5+3,5+2,5+2+1,5+1,0»=
= 64 мм. Сумма ординат сжатия равна 12+4,5-j-2-j-1+0,9+0,5+0+0+0+0f=
= 20,9 мм.
Для определения среднего индикаторного давления одного цилиндра из>
суммы ординат расширения вычитают сумму ординат сжатия и затем получен-
ную разность делят на 10 и масштаб пружины (0,75):
64-20,9 ’ 2
Pi= ю о~75~ =5>75 кгс/см2.
Аналогично подсчитывают среднее индикаторное давление
всех цилиндров дизеля.
§ 36. РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЫСОТЫ И ОБЪЕМА КАМЕРЫ СЖАТИЯ ЦИЛИНДРОВ
Нормальное протекание теплового процесса в дизеле зависит
от величины камеры сжатия, определяющей давление и степень-
сжатия. При недостаточном сжатии затрудняется пуск дизеля и
ухудшается процесс сгорания топлива. При чрезмерном сжатии
дизель работает с недопустимо высокими температурой и давле-
нием tr и pz . Поэтому перед регулированием моментов газо-
22 Г
[распределения необходимо проверить высоту и объем камеры
-сжатия. ;
Высотой (или линейной величиной) камеры сжатия
называется расстояние от верхней кромки поршня, при положении I
«его в в.м.т. до цилиндровой крышки. Это расстояние обычно из-
меряют после окончательной установки крышек цилиндров при
помощи свинцовых выжимок.
Через отверстие какого-либо клапана в цилиндр вводят свин-
цовый шарик размером несколько большим предполагаемой вы- '
-соты камеры сжатия и устанавливают его на поршень. Затем,
проворачивая дизель валоповоротным устройством, ставят пор-
шень в в.м.т. Выводят поршень из в.м.т. и вынимают выжимку.
Измерив толщину шарика в месте вмятины, находят высоту
камеры сжатия. Если она не совпадает с величиной, указанной в
формуляре, ее изменяют. Для этого в четырехтактном дизеле
меняют толщину заводской регулировочной прокладки под пят-
кой шатуна; в двухтактном дизеле поднимают или опускают
цилиндровую крышку (за счет изменения толщины прокладки),
-чтобы «время — сечение» продувки и выпуска осталось постоян-
ным. И только при износе головных, мотылевых или рамовых
подшипников объем камеры сжатия регулируют прокладками
между пяткой шатуна и мотылевым подшипником.
После ремонта дизеля, связанного с перезаливкой подшипни-
ков, высоту камеры сжатия рекомендуется установить на 0,1— I
Ю,2 мм меньше нормы, так как после непродолжительной работы
подшипников это отклонение компенсируется их приработкой.
Объем камеры сжатия Гс определяют либо непосредствен-
ной заливкой камеры маслом, либо расчетным способом. Иногда
применяют комбинированный метод: объем цилиндрической части
камеры находят обмером, а сферической части днища поршня —
заливкой масла.
Для определения объема камеры сжатия заливкой поршень
устанавливают в в.м.т. и снимают одну из деталей крышки
(форсунку или клапан). Через отверстие камеру заливают мас-
лом, причем гнезда клапанов и зазор между поршнем и цилинд-
ром предварительно замазывают техническим вазелином. Объем 1
залитого масла и определяет величину камеры сжатия.
При подсчете необходимо учитывать объем снятых деталей ?
крышки (форсунки, клапана и др.), а также двух трубок, вво-
димых в цилиндр для залива масла и отвода воздуха.
Объем камеры сжатия регулируют так же, как и высо-
ту, т. е. изменением толщины прокладки под цилиндровой крыш-
кой, устанавливают таким, чтобы получить необходимые сто- I
пень и давление сжатия.
Геометрическую степень сжатия, равную отношению полного
-объема цилиндра к объему камеры сжатия, находят по формуле
Ес+V,-
Ее ’
.222
где — объем, описываемый поршнем;
Ус —объем камеры сжатия.
У двухтактных дизелей, имеющих выпускные и продувочные
окна, действительная степень сжатия равна:
где ф, — часть хода поршня, соответствующая выпуску —
продувке.
При отсутствии заводских данных полученную при проверке
степень сжатия и конечное давление сжатия можно найти из
выражений:
ns [ "7“
г=: |/' 7Г’ = p^z ’
где ра — абсолютное давление в конце выпуска, /<гс/с,и2;
гас — показатель политропы сжатия.
Конечное давление сжатия для различных типов дизеля при-
ведено в приложении 1.
Показатель гас можно принимать равным:
для нового дизеля или капитально отремонтированного —
1,35;
для дизеля, находящегося в удовлетворительном состоянии,—
1,33;
для изношенного дизеля— 1,3.
Давления р.л и рс можно определить по индикаторным диа-
граммам.
§ 37. АНАЛИЗ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПО ИНДИКАТОРНЫМ
ДИАГРАММАМ
Для хорошей очистки цилиндра от продуктов сгорания и уве-
личения заряда воздуха (или рабочей смеси) необходимо, чтобы
впускной клапан дизеля открывался, до в. м. т и закрывался пос-
ле и. м. т., а выпускной открывался до н. м.т. и закрывался после
в. м. т.
Критерием правильно выбранных фаз газораспределения слу-
жит наибольшая мощность, развиваемая дизелем, а также форма
индикаторной диаграммы. При нормальных фазах газораспре-
деления контур индикаторной диаграммы приближается к теоре-
тическому, а положительная ее площадь получает наибольшее
значение.
Как слишком раннее, так и слишком позднее открытие или
закрытие клапанов (окон), характеризующее фазы газораспре-
деления, искажает форму диаграммы и снижает мощность ди-
зеля.
Наивыгоднейшие фазы газораспределения, обеспечивающие
наибольшую мощность и экономичность дизеля, устанавливают
223
опытным путем, применяя для этого диаграммы, снятые инди-
катором со слабой пружиной.
Наивыгоднейший момент открытия впускного клапана для
четырехтактного дизеля без наддува определяют по индикатор-
ной диаграмме, снятой слабой пружиной. Диаграмма (рис. ПО, а)
снята при слишком позднем открытии впускного клапана. Поэто-
му в начале наполнения получается значительное разрежение в
цилиндре (показано сплошной линией). Этот недостаток нежела-
телен по двум причинам. Во-первых, значительное разрежение
увеличивает механические потери в дизеле (на рисунке это уве-
личение показано заштрихованной площадкой). Во-вторых, разре-
жение приводит к нагреванию всасываемого воздуха (смеси)
из-за преобразования кинетической энергии в тепловую, что по-
нижает коэффициент наполнения цилиндра. Поэтому момент от-
крытия впускного клапана следует принимать таким, чтобы ли-
ния наполнения на диаграмме была без резко выраженного раз-
режения в начале впуска.
Рис. ПО. Влияние опережения открытия и запаздывания
закрытия впускного клапана на характер диаграммы:
/—сжатие; 2—выпуск: 3—впуск
Нежелательно и слишком раннее открытие впускного клапана,
так как в этом случае произойдет заброс продуктов сгорания из
•цилиндра в продувочный ресивер, а это приведет к понижению
коэффициента наполнения цилиндра.
При раннем закрытии впускного клапана (на рис. 110,6 по-
казано сплошной линией) в конце наполнения получается значи-
тельное разрежение, приводящее к увеличению потери мощно-
сти дизеля при ходе впуска. Позднее закрытие впускного клапа-
на способствует снижению давления сжатия воздуха (или смеси)
и уменьшению коэффициента наполнения цилиндра.
Наивыгоднейшее запаздывание закрытия впускного клапана
будет в том случае, если произведение величины объема цилинд-
ра в момент закрытия клапана на давление в тот же момент
(Vp) получится наибольшим, а линия впуска на индикаторной
диаграмме будет проходить без значительного искривления в
конце хода всасывания, т. е. примерно параллельно атмосфер-
ной линии.
Для хорошей очистки цилиндра от продуктов сгорания необ-
ходимо, чтобы выпускной клапан открывался до прихода поршня
в н. м.т. Наивыгоднейшее опережение открытия выпускного кла-
пана определяют по индикаторной диаграмме из условия, чтобы
ее положительная площадь имела наибольшее значение.
224
На рис. Ill, а показано влияние на характер диаграммы ран-
него (точка А), нормального (точка Б) и позднего (точка В) от-
крытия выпускного клапана.
Оптимальное запаздывание закрытия выпускного клапана
определяют также по индикаторной диаграмме, снятой слабой
пружиной. Влияние этой фазы газораспределения на индикатор-
ную диаграмму показано на рис. 111,6.
Момент закрытия выпускного клапана должен быть таким,
чтобы не было повышения давления в цилиндре в конце выпуска,
когда поршень находится в н. м. т.
й.м.пг
Атмосферная
линия
Рис. 111. Влияние опережения открытия и запаздывания закрытия
выпускного клапана на характер диаграммы:
1—сжатие; 5—выпуск; 3—впуск
При слишком большом запаздывании закрытия выпускного
клапана возможен заброс продуктов сгорания из выпускной тру-
бы в цилиндр в начале наполнения, хотя давление в в. м.т. будет
понижаться. Этот недостаток приводит к увеличению коэффици-
ента остаточных газов и уменьшению заряда воздуха.
Практические индикаторные диаграммы четырехтактного дизе-
ля, снятые слабой пружиной (масштаб 12 мм=1 кгс/см2), пока-
заны на рис. 112.
Рис. 112. Диаграммы четырехтактного дизеля, снятые слабой пружиной:
/—наполнение; 2—момент открытия выпускного клапана; 3—расширение; 4—сжатие; 5—вы-
пуск; 6—атмосферная линия
На рис. 112, а приведена диаграмма без дефектов.
.На рис. 112,6 показан случай слишком позднего открытия и
слишком раннего закрытия выпускного клапана, что вызвано
чрезмерно большим зазором между роликом и кулачной шай-
бой.
На рис. 112, в показано влияние большого сопротивления на
выпуске, вызванного, вероятно, уменьшением сечения выпускного
патрубка.
Влияние большого сопротивления на впуске показано на
рис. 112, г, что, возможно, вызвано загрязнением фильтра на вса-
сывании или малым открытием впускного клапана. Этот недоста-
ток может быть также следствием большого зазора между роли-
8—1799 225
ком и кулачной шайбой впускного клапана. В этом случае объем
поступившего в цилиндр воздуха меньше объема цилиндра V на
величину S, пропорциональную части хода поршня до момента
повышения давления воздуха до атмосферного.
Фазы газораспределения современных дизелей см. в табл. 17
и 18.
Фазы газораспределения двухтактного дизеля удобно прове-
рять и регулировать по диаграммам, снятым индикатором со
слабой пружиной. Очертания таких диаграмм (рис. 113) зависят
в основном от типа продувки, примененной в дизеле.
На рис. 113, а показана диаграмма, снятая с дизеля, имеюще-
го поперечно-щелевую продувку, на рис. 113, б — прямоточно-кла-
панную и на рис. 113, в — односторонне-петлевую.
Рис. 113. Диаграммы выпуска и продувки двухтактного дизеля
Процессы выпуска и продувки двухтактных дизелей обычно
разделяют на три основные фазы: свободный выпуск, принуди-
тельный выпуск (продувка) и дозарядка (или потеря заряда).
Первая фаза (свободный выпуск) начинается с момента от-
крытия выпускных органов (точка 1 на рис. 113) и заканчивает-
ся, как правило, при открытых на некоторую величину продувоч-
ных окнах. Отработавшие газы удаляют за счет разницы дав-
лений в цилиндре и выпускном коллекторе.
Первая фаза заканчивается около н. м.т., давление газов в
цилиндре в этот момент снижается почти до атмосферного, а в
быстроходных дизелях — даже ниже атмосферного из-за динами-
ческого влияния газов, движущихся с большой скоростью.
Вторая фаза (принудительный выпуск или продувка) протека-
ет при одновременном выпуске и продувке цилиндра (точка 2).
Продувочные окна открываются при давлении в цилиндре не-
сколько большем, чем давление продувочного воздуха.
В первый период продувки происходит выпуск продуктов
сгорания, а затем заполнение цилиндра свежим воздухом. При-
чем при поперечно-щелевой продувке в этот момент продувочный
воздух частично перемешивается с отработавшими газами, а при
прямоточно-клапанной (щелевой) продукты сгорания послойно
вытесняются поступающим продувочным воздухом.
Во время третьей фазы производится или дозарядка цилиндра
(если продувочные окна закрываются после выпускных органов)
226
или потеря заряда (если выпускные органы закрываются после
продувочных окон).
. Основными параметрами, характеризующими качество про-
дувки и выпуска, являются давления газов в цилиндре дизеля к
моменту:
открытия выпускных окон;
открытия продувочных окон во время свободного выпуска;
закрытия выпускных или продувочных органов.
Давление газов в момент открытия выпускных окон или кла-
панов определяют измерением высоты ординаты индикаторной
диаграммы, проведенной из точки 1 (см. рис. 113) до атмосфер-
ной линии (с учетом масштаба пружины). Произведя аналогич-
ные измерения ординат диаграммы от точек 2, 3 и 4 до атмос-
ферной линии, получают давление газов (или воздуха) в цилйнд-
Рис. 114. Диаграммы выпуска и продувки двухтактного дизеля
с односторонне-петлевой продувкой (а—г) и с поперечно-щелевой (д—з)
Качество продувки оценивают, сравнивая индикаторные диа-
граммы, снятые с различных цилиндров одного и того же дизеля.
Для примера на рис. 114 приведены диаграммы, снятые при
помощи очень слабой пружины (масштаб 30 jam на 1 кгс/см2),
изображающие процессы выпуска и продувки в крупном масшта-
бе (обозначения на этих диаграммах такие же, как и на рис. 113).
Несмотря на то, что диаграммы, показанные на рисунке, по-
лучены с одного дизеля, характер их в области выпуска и про-
дувки различен.
.Наилучшие условия продувки цилиндров показывают диаграм-
мы на рис. 114, а,д. О качественном наполнении этих цилиндров
свидетельствует тот факт, что давление газов к моменту откры-
тия продувочных окон у них наименьшее. В других цилиндрах
это давление достаточно велико, поэтому происходит заброс от-
работавших газов в продувочный ресивер и их перемешивание.
А это ухудшает очистку цилиндра, дизель дымит и не развивает
полной мощности, температура отработавших газов повышается.
Нарушение процессов выпуска и продувки, показанное на
других рисунках, может наблюдаться по следующим причинам:
8*
227
неправильно установлен рабочий поршень дизеля относитель-
но его цилиндровой втулки, в результате чего изменяется вели-
чина время-сечение, являющаяся произведением площади откры-
тия выпускных или продувочных окон на время их открытия.
Этот дефект чаще всего встречается при износе и неправильной
перезаливке головных, мотылевых и рамовых подшипников или
.при регулировании высоты и объема камеры сжатия цилиндра
изменением толщины прокладки под пяткой шатуна;
уменьшено сечение продувочных и выпускных окон вследствие
значительных отложений нагара;
неправильно установлен угол опережения подачи топлива.
Например, запаздывание подачи топлива вызывает явление до-
горания топлива на ходе расширения и повышение давления в
конечной точке расширения,, т. е. в начале выпуска;
недостаточно давление продувочного воздуха из-за неудовлет-
ворительной работы продувочного насоса или неравномерности
распределения воздуха по цилиндрам.
При регулировании рабочего процесса двухтактного дизеля
необходимо в первую очередь проверить фазы газораспределе-
ния — начало и конец открытия и закрытия выпускных и проду-
вочных органов. Фазы газораспределения можно проверять так-
же непосредственно по положению верхней кромки поршня и
выпускных продувочных окон или построением Двухэксцентрико-
вой диаграммы Брикса (см. § 16). Проверка и регулирование
угла опережения подачи топлива рассмотрены в § 19.
При правильно установленных моментах газораспределения
и подачи топлива давление газов в цилиндре к моменту откры-
тия продувочных окон у высокооборотных дизелей должно не-
много превышать давление'продувки, а у малооборотных дизелей
эти давления должны быть примерно одинаковыми.
Давление продувочного воздуха у малооборотных дизелей
обычно бывает 1,15—1,2 кгс1см2, у высокооборотных — до
1,3 кгс/см2, у дизелей с наддувом до 1,4—2 кгс1см2.
Регулярная проверка давления газов в цилиндре при выпуске
и в начале сжатия по индикаторным диаграммам, снимаемым
слабой пружиной, дает возможность определить время очистки
выпускных окон в двухтактном дизеле, а также необходимость
переборки турбонагнетателя или выпускных клапанов в четырех-
тактном дизеле с наддувом.
§ 38. РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА В ЦИЛИНДРАХ
Сгорание топлива в дизеле представляет собой полное окис-
ление углеводородов, при котором химическая энергия превра-
щается в тепловую. Вводимое в камеру сгорания посредством
топливной аппаратуры распыленное жидкое топливо, смешиваясь
с нагретым потоком сжатого воздуха, под влиянием температуры
и давления претерпевает ряд физических и химических превра-
щений, в результате которых оно самовоспламеняется.
228
Для обеспечения хорошего смесеобразования впрыснутое
топливо должно быть распылено достаточно мелко и однородно
(диаметр капель 20—70 мк). Тонкость распыливания достигают
впрыском топлива в цилиндр дизеля под большим давлением
(100—700 кгс/см2 и более).
Весь процесс сгорания топлива условно разделяют на четыре
фазы.
1. Период задержки воспламенения длится от. момента нача-
ла впрыска топлива в цилиндр (точка 2, рис. 115) до момента
отрыва линии сгорания от линии сжатия (точка 3) на индикатор-
ной диаграмме. В течение этого периода топливо проходит ста-
дию предварительной подготовки к воспламенению. Увеличение
температуры и давления определяется процессом сжатия, так
как горения топлива практически еще нет.
Рис. 115. Развернутая диаграмма дизеля: р’с —давление воспламе-
ч нения; рс —давление сжатия; рг—максимальное давление сгора-
ния; р — угол наклона касательной к линии сгорания; tpj — угол
опережения впрыска; ^>2— угол впрыска за в. м т.;
? = ?1 + ?2 — продолжительность впрыска
Одним из основных условий наивыгоднейшего протекания про-
цесса сгорания в дизелях является максимальное сокращение
фазы задержки воспламенения. Продолжительность ее зависит
от температуры и давления воздуха в цилиндре к моменту впрыс-
ка топлива, качества распыливания и свойств топлива. Чем выше
температура и давление воздуха в конце сжатия, тем меньше
период задержки воспламенения. В связи с этим период задерж-
ки воспламенения у дизелей с наддувом меньше, чем у дизелей
без наддува.
2. Период начального сгорания соответствует промежутку
времени от начала видимого сгорания (точка 3) до момента
достижения максимального давления цикла (точка 4). В этот
период продолжается интенсивный впрыск топлива в камеру сго-
рания. Так как в течение второй фазы сгорает в основном топли-
229
во, впрыснутое в цилиндр за период задержки воспламенения, то
рост давления и температуры в этой фазе зависит от количества
топлива, которое введено в цилиндр в первый период. Следова-
тельно, от характера протекания второй фазы зависит жесткость
работы дизеля, которая определяется скоростью нарастания дав-
Д v
ления — и степенью повышения давления газов в цилиндре
Ре
Эти характеристики находят по индикаторной диаграмме. Ве-
личина определяет тангенс угла наклона элементарных
участков линии начального горения на диаграмме.
При больших значениях —и ------------ ухудшаются условия
работы деталей движения.
В судовых дизелях величина нарастания давления находится
в пределах 0,7—3 кгс!см2 на 1° п. к. в.; Х= 1,2-фЗ. Увеличение
скорости нарастания давления может быть вызвано работой дизе-
ля при низкой температуре поступающего в цилиндры воздуха,
ранней подачей топлива, применением топлива с низким цетано-
вым числом. Для «мягкого» протекания рабочего процесса необ-
ходимо уменьшить продолжительность периода задержки воспла-
менения и ограничить количество топлива, впрыскиваемого во
время первой фазы.
3. Период основного горения продолжается от момента дости-
жения максимального давления (точка 4) до момента, при кото-
ром достигается максимальная температура в камере сгорания
(точка 5). Этой фазе присущи высокая скорость сгорания и ин-
тенсивное тепловыделение. Протекание процесса сгорания в этот
период оказывает большое влияние на к.п.д. цикла и полноту
сгорания.
Впрыск топлива заканчивается; если же топливо подано во
время третьей фазы, то сгорит оно уже после ее окончания.
Так как избыток воздуха в третьей фазе значительно сокра-
тился, то для полного сгорания важное значение имеет качество
распыливания топлива в конце впрыска.
4. Период замедленного горения или догорания продолжается
от момента достижения максимальной температуры (точка 5) до
конца сгорания. В связи с тем, что при замедленном горении
избыток воздуха невелик, а температура и давление газов быстро
падают, иногда возможно неполное сгорание топлива, сопровож-
дающееся дымным выпуском. Поэтому период сгорания в этой
фазе следует сокращать, так как ухудшается экономичность
дизеля.
Таким образом, нормальный процесс сгорания топлива в ци-
линдрах, обеспечивающий высокую экономичность и надежность
эксплуатации дизеля, зависит от давления сжатия рс , макси-
мального давления сгорания рг , угла опережения подачи топли-
ва ф1 и давления продувочного (наддувочного) воздуха рк •
230
Анализ и доводка этих параметров до величин, рекомендован-
ных заводом-строителем, и составляет наладку рабочего процесса
дизеля. Эксплуатационные параметры следует проверять только
на достаточно прогретом дизеле, проработавшем не менее 1,5—2 ч
с нагрузкой, близкой к номинальной.
Одним из основных показателей рабочего процесса дизеля
следует считать давление воздуха (смеси) рс в цилиндре в конце
хода сжатия, обеспечивающее необходимую температуру для
самовоспламенения топлива. Давление сжатия в цилиндре прове-
ряют по индикаторным диаграммам-гребенкам или диаграммам
сжатия, снятым при выключенной подаче топлива.
Отклонение давления рс от рекомендованных заводом-строите-
лем норм допускается 1—2 кгс!см2 (при номинальной загрузке
дизеля).
Давление в конце сжатия у двигателей внутреннего сгорания
лежит в следующих пределах (в кгс/см2): дизели малооборот-
ные— 30-(-38, высокооборотные — 354-45, с наддувом — 404-60,
газовые — 74-15, карбюраторные — 54-Ю.
Конкретно для судовых дизелей величины приведены в
приложении 1.
Конечное давление сжатия зависит прежде всего от степени
сжатия — величины, показывающей, во сколько раз уменьшается
при сжатии объем воздуха (или смеси), заполняющего цилиндр.
Повышенная степень сжатия создает высокую температуру и
давление в цилиндре в конце сжатия, способствует более интен-
сивному протеканию процесса сгорания. При работе дизеля лими-
тирующее значение в выборе р с имеет максимальное давление
сгорания рг, которое принимают при расчете деталей дизеля на
прочность.
Степень сжатия устанавливают согласно заводской инструк-
ции и регулируют изменением объема камеры сжатия цилиндра.
Для малооборотных дизелей степень сжатия равна 134-14, высо-
кооборотных— 144-15,5, дизелей с раздельными камерами сжа-
тия— 154-20, с наддувом — 124-14, бензиновых — 54-9, газовых —
54-10.
На величину рс значительное влияние оказывает также техни-
ческое состояние отдельных деталей дизеля. Давление сжатия
уменьшается при износе поршневых колец и цилиндровых втулок,
в случае разрегулирования и износа клапанов или нарушении
их герметичности, а также в результате отложений кокса. Умень-
шение давления сжатия одновременно во всех цилиндрах может
произойти из-за недостаточной подачи воздуха, вызванной, на-
пример, закоксованием продувочных окон, падением давления
продувочного воздуха и т. п.
Пропуск газов через поршневые кольца обнаруживают проду-
ванием коллектора воздухом (при наличии пропусков из спуск-
ного крана будут выходить отработавшие газы). Его можно опре-
делить по периодической неравномерности высоты индикаторных
диаграмм-гребенок, повышению давления продувочного воздуха,
231
повышению температуры и дымности отработавших газов и сни-
жению частоты вращения и мощности дизеля.
Иногда плотность поршневых колец проверяют по диаграммам
сжатия. При наличии значительных пропусков линии сжатия и
расширения на диаграмме не совпадают, образуя некоторую пло-
щадь. Однако этим способом можно пользоваться лишь в том
случае, если правильно смонтирован индикаторный привод, так
как при его погрешности диаграммы сжатия также имеют пло-
щадь.
Аналогичный дефект может быть и при снятии диаграмм хо-
лодным индикатором.
Значительные пропуски воздуха и газов при негерметичности
клапанов или чрезмерном износе поршневых колец и цилиндро-
вых втулок определяют по нормальным индикаторным диаграм-
мам. Линия горения, а иногда и линия сжатия таких диаграмм
(рис. 116) вследствие пропусков газов имеет волнистый или зуб-
чатый вид. Конечное давление сжатия уменьшается.
Рис. 116. Диаграмма, по-
казывающая неплотности
поршневых колец
Рис. 117. Определение давле-
ния сгорания в цилиндре ди-
зеля
Рассматривая индикаторную диаграмму на рис. 116, следует
иметь в виду, что аналогичное искажение возможно при чрезмер-
ных колебаниях индикаторного шпура, например, при большей его
длине.
В основу расчета основных деталей дизеля на механическую
прочность берут максимальное давление сгорания рг, поэтому
его значение не должно превышать величин, указанных в завод-
ской инструкции. Обычно максимальное давление сгорания при
полной нагрузке равно (в кгс/см2)-. в малооборотных дизелях —
45—70, среднеоборотных — 55—70, высокооборотных—ДО—100,
карбюраторных — 30—45.
В условиях эксплуатации рг при любой нагрузке определяют
так же, как и рс по индикаторной диаграмме-гребенке, нормаль-
ной диаграмме (рис. 117) и при помощи максиметра.
Разница в величинах давления сгорания по отдельным ци-
линдрам не должна превышать 2—3 кгс/см2 (±5%). Если рг в
отдельных цилиндрах превышает нормальную величину или если
разность давления сгорания в цилиндрах более ±5%, необходи-
мо отрегулировать дизель.
232
. Давление сгорания рг зависит от нагрузки pt дизеля, давле-
ния в конце сжатия р с и выбранного угла опережения подачи
топлива в цилиндр. В первую очередь следует проверить и отре-
гулировать давление сжатия рс. Если окажется, что оно в норме,
проверяют нагрузку цилиндра и выравнивают ее, увеличивая или
уменьшая подачу топлива.
Снижение давления сгорания и среднего индикаторного дав-
ления может произойти из-за значительных пропусков топлива
в форсунке и топливном насосе. Этот
определить по индикаторной диаграмме.
На рис. 118 показано влияние не-
плотности плунжера топливного насо-
са на характер индикаторной диа-
граммы, снятой на режиме полной
мощности. Сплошными линиями пока-
зан контур действительной диаграм-
мы, пунктирными-—контур нормаль-
ной диаграммы.
На действительной диаграмме при
нормальном давлении сжатия макси-
мальное давление сгорания полу-
чается заниженным. Для компенса-
недостаток также можно
Рис. 118. Влияние неплотности
форсунки и топливного насоса
на характер диаграммы
ции утечек топлива необходимо рейку
топливного насоса сдви-
нуть в сторону увеличения подачи топлива.
Аналогичные искажения будет иметь диаграмма при засоре-
нии фильтра в форсунке или сопловых отверстий, а также при
наличии неплотности в форсуночной трубе или игольчатом кла-
пане форсунки.
В значительной степени pz и процесс сгорания в цилиндре за-
висят от угла подачи топлива. За время эксплуатации дизеля
величину угла опережения можно проверять (косвенно) по сме-
щенным индикаторным диаграммам.
Рис. 119. Анализ угла опережения подачи топлива по индикаторным
диаграммам
На рис. 119 показаны смещенные индикаторные диаграммы,
снятые с цилиндров, работающих при различных углах опереже-
ния подачи топлива (а —угол опережения велик; б — угол нор-
мален; в — угол мал). В соответствии с углами опережения раз-
личными получились и давления сгорания pz.
233.
Таким образом, для снижения величины давления сгорания
угол подачи топлива следует уменьшить, а для повышения —
увеличить.
В зависимости от конструкции топливного насоса величину
угла опережения изменяют увеличением или уменьшением длины
регулировочного болта толкателя (в насосах золотникового типа)
или изменением длины толкателя всасывающего клапана (в кла-
панных насосах). При значительном несоответствии фактических
углов начало подачи топлива изменяют перестановкой кулачных
шайб (см. § 19).
Оптимальный угол опережения устанавливают опытным пу-
тем, исходя из условия получения наибольшей мощности и эко-
номичности дизеля. Геометрический угол опережения для различ-
ных дизелей 5—30°, действительный — на 2—3° меньше.
В протекании процесса сгорания топлива большое значение
имеет также давление продувочного (наддувочного) воздуха. Его
падение неизменно сопровождается сокращением весового коли-
чества воздуха, поступающего в цилиндры дизеля, т. е. уменьше-
нием коэффициента избытка воздуха. А это ведет к снижению
среднего индикаторного давления (мощности), увеличению удель-
ного расхода топлива и повышению температуры отработавших
газов. В результате тепловая нагрузка дизеля возрастает. Работа
на повышенных тепловых режимах способствует перегреву дета-
лей и, как правило, преждевременному выходу их из строя.
Во избежание тепловой перегрузки приходится уменьшать по-
дачу топлива, т. е. снижать мощность дизеля (приблизительно
пропорционально падению давления наддува).
Причинами снижения производительности (давления) нагне-
тателя могут быть: износы уплотнений, приводящие к потере
части воздуха; износы или повреждения лопаток компрессора или
турбины; увеличение зазоров между роторами и т. д.
В случае ухудшения работы агрегата наддува максимально
допустимый режим работы дизеля определяют по температуре
отработавших газов, которая не должна превышать температуру
при работе дизеля с наддувом на номинальной мощности. Ви-
зуальный контроль при этом ведут по цвету отработавших газов.
Во время регулирования рабочего процесса необходимо сле-
дить и за давлением газов р в цилиндре во время выпуска.
Дело в том, что при увеличении рг давление продувки (наддува)
может остаться неизменным или даже возрасти в то время, как
количество воздуха, проходящего через цилиндры, при ухудшении
работы нагнетателя может уменьшиться, что приведет к ухудше-
нию работы дизеля.
Протекание процесса сгорания зависит не только от давления
(количества) продувочно-наддувочного воздуха (табл. 35), но и
от его температуры. Увеличение температуры воздуха приводит
к тепловой перегрузке дизеля. Для поддержания теплового режи-
ма па номинальном уровне мощность дизеля должна быть умень-
шена на 3% при увеличении температуры воздуха на каждые 10°С.
234
Таблица 35
Величины давлений продувочно-наддувочного воздуха для дизелей
Марка дизеля Степень сжатия Давление продувоч- ного (наду- вочного) воздуха Рк Кгс!см2 Марка дизеля Степень сжатия Давление продувоч- ного (надду- вочного) воздуха Рк кгасм2
48,5/13 17 50VTBF110 1 42
410,5/13 17—18 —. 50VT2BF140 165
ЗД6 14-15 .— 74VTBF160 11,1 1’4
С275Л 14 — 74VT2BF160 1,7
64СП18/20 14 —. 84VT12BF180 1,7
64Р25/34 14 — 2ОМТВНЗО — 1,35
64Н25/34 12-13 —. 25МТВН40 — 1,5
64РН36/45 —. 1,45 TD48 — 1,15
ДР30/50 12,9 1,2 RD76 —. 1,67
Д50 11—12,5 —
8ДР43/61 13,5 1,2 5SAD72 14,55 1,65
ЗД100 15 1,2-1,3 6TD56 —. 1,2
KZ57/80C — 1,65 9МН51 14,4 1,25
KZ70/120C — 1,45 8МН42 — 1,26
SD60 — 1,2
KZ70/120A5 — 1,52 SD72 14,55 1,2
RZ78/140 — 1,16 RD90 — 1,75
KZ86/160 — 1,83
GV23,5/33AL — 1,5 ВАН22 — 1,55
LD315RFT 12,5 1,4 ВАН29 — 1,55
8SV55 и А 13,2 1,33 NVD48A 13,3 1,4
C758S — 1,65 NVD48 14,2 —
909 S — 2 NVD36 14,4
HOTL075/160 — 1,4 NVD36A — 1,4
М46М 12 1,2 NVD24 14,85 —
Качество работы агрегатов продувки (наддува) оценивается
давлением продувочного воздуха и его температурой после воз-
душного холодильника. Эти параметры необходимо регулярно
проверять (не реже одного раза в час) и регулировать; в случае
отклонения от норм принимать меры, чтобы привести их в соответ-
ствие с заводской инструкцией.
•Частоту вращения воздуходувки, давление и температуру
продувочного (наддувочного) воздуха замеряют- штатными су-
довыми контрольно-измерительными приборами. Давление возду-
ха, кроме того, определяют и анализируют по индикаторным
диаграммам, снятым слабой пружиной.
§ 39. РЕГУЛИРОВАНИЕ МОЩНОСТИ
Полное использование мощностей главных судовых дизелей —
одна из важных задач, решение которой позволит увеличить про-
возную способность морского флота. С другой стороны, весьма
235
важно, чтобы главный дизель работал на такой мощности, кото-
рая не выходила бы за пределы его действительных возможнос-
тей, так как ничто не сможет компенсировать экономических по-
терь в результате простоев и дорогостоящих ремонтов, неизбежно
сопутствующих перегруженности дизеля.
Чтобы успешно и грамотно решить вопрос о загрузке главного
дизеля на полную (номинальную) мощность при различных
эксплуатационных условиях, необходимо знать его характеристики
(скоростные, нагрузочные, регулировочные и др.) и основы взаи-
модействия дизеля с гребным винтом. Использование этих харак-
теристик дает возможность устанавливать обоснованную загруз-
ку силовой установки при любых условиях плавания.
Основными параметрами, характеризующими работу дизеля,
являются крутящий момент, мощность, частота вращения, удель-
ный и часовой расход топлива, индикаторный, эффективный и
механический к.п.д.
Нагрузка дизеля характеризуется средним индикаторным и
средним эффективным давлениями, определяющими соответст-
венно его индикаторную и эффективную мощность. Иногда для
оценки нагрузки пользуются величинами цикловой подачи или
часового расхода топлива.
Режим работы дизеля определяют нагрузкой и частотой вра-
щения. Режим работы при переменной частоте вращения называ-
ют скоростным, при постоянной частоте вращения — нагрузочным.
Работу судовых дизелей на различных режимах оценивают по
их характеристикам, которые получают по данным испытаний и
представляют в виде графиков зависимости мощности от частоты
вращения (скоростной режим), от среднего индикаторного либо
эффективного давления или мощности (нагрузочный режим).
Характеристики дизеля по скоростному режиму могут быть
внешние и винтовые.
Под внешней характеристикой понимают графическую за-
висимость между мощностью, развиваемой дизелем, и частотой
вращения при неизменном положении топливной рейки (руко-
ятки).
Внешняя характеристика выражается зависимостью
Ni=knpt и. л. с. или Ne=knpe э. л. с.,
, ~D2S
где k= 6Q ---у —постоянная дизеля;.
п — частота вращения дизеля, об]мин.
Внешних характеристик может быть множество, так как в
условиях эксплуатации на данной частоте вращения можно полу-
чить различную мощность (от максимальной до минимальной).
Практически принимают следующие характеристики (рис. 120):
внешнюю характеристику предельно допустимых мощностей,
соответствующих максимальной подаче топлива (кривая /); ди-
зель развивает ПО—120% номинальной мощности. Работа допус-
236
кается только при испытании на стенде в течение времени, ого-
воренного в технических условиях;
характеристику наибольших эксплуатационных мощностей
(кривая 2), осуществляемых обычно в ограниченное время.
Допускается кратковременная (не более 1 ч) работа дизеля с
перегрузкой до 10% при частоте вращения, превышающей но-
минальную не более чем на 3%;
характеристику номинальных мощностей (кривая 3), которые
дизель может развивать без ограничения по времени. Мощность,
соответствующую этой характеристике, называют номинальной
или построечной, а характеристику—-заградительной;
характеристику частич-
ных мощностей (кривые 4),
получаемых при различных
постоянных значениях по-
лезного хода плунжера топ-
ливного насоса (выражают-
ся в долях от его полного
полезного хода при номи-
нальной мощности);
винтовую характеристи-
ку (кривая 5), которая по-
казывает зависимости, свя-
занные с особенностями ра-
боты гребного винта как по-
требителя энергии. Следова-
тельно, для анализа совме-
стной работы судового ди-
зеля с гребным винтом необ-
ходимо рассматривать во
взаимодействии собствен-
ные (внешние) и винтовые
характеристики.
Винтовой характери-
Рис. 120. Обобщенные характеристики судо-
вого дизеля
стикой называют графическую зависимость мощности, потребляе-
мой на вращение гребного винта, от частоты вращения
N=An3,
где А — постоянная величина, зависящая от водоизмещения суд-
на, состояния моря, чистоты поверхности подводной ча-
сти корпуса судна, числа работающих винтов и т. п.
Все характеристики, кроме винтовых, являются собственными
характеристиками дизеля, т. е. такими, которые устанавливают
закономерности изменения параметров его работы независимо от
способа потребления энергии.
Часто закон изменения мощности, поглощаемой винтом, отли-
чается от кубической параболы и может приближаться к квад-
ратической параболе и даже иметь прямолинейную зависимость
237
(например, на установках с винтами регулируемого шага, при
буксировке, в случае работы нескольких дизелей на один греб-
ной винт).
Внешние характеристики в комплексе с винтовой составляют
так называемые обобщенные характеристики, которые позволяют
определить эксплуатационные режимы длительной работы ди-
зеля.
Зона возможных эксплуатационных мощностей главных судо-
вых дизелей, работающих на винт, лежит между внешней харак-
теристикой 2 наибольших эксплуатационных мощностей и вин-
товой характеристикой 5.
Характеристикой главных и вспомогательных дизелей, рабо-
тающих при постоянной частоте вращения, является прямая аб.
номинальной мощности.
Ограничительная минимальная частота вращения, обеспечи-
вающая устойчивую работу дизеля, составляет 0,3—0,25 номи-
нальной. Минимальная нагрузка вспомогательных дизелей, рабо-
тающих при постоянной частоте вращения, равна. 0,2—0,25 номи-
нальной.
Таким образом, область мощностей, рекомендуемых для
длительной эксплуатации как главных, так и вспомогательных
судовых дизелей, ограничивается: сверху — характеристикой но-
минальных мощностей 3, справа — номинальной частотой враще-
ния (прямая аб), снизу — минимальными мощностями, рекомен-
дуемыми для длительной работы (прямая бд), и слева — частотой
вращения, соответствующей минимальной эксплуатационной мощ-
ности (прямая гж). Эта область на рис. 120 показана заштрихо-
ванными площадками: авгеа — для главных дизелей, работающих
на гребной винт; абвдеа — для дизелей, работающих при посто-
янной частоте вращения.
Общую мощность судовых дизелей, работающих при широком
диапазоне нагрузок, изменяют качественным регулированием. При
этом степень наполнения цилиндра свежим зарядом на всех ви-
дах нагрузки остается постоянной, а изменяется качественный
состав смеси, т. е. соотношение между топливом и воздухом.
Достоинство такого вида регулирования заключается в том, что1
степень сжатия в цилиндрах дизеля, в зависимости от его нагруз-
ки, почти не изменяется и мало изменяется экономичность работы
дизеля.
Судовой дизель обычно работает на гребной винт или элект-
рогенератор, питающий током гребные моторы или электромоторы
вспомогательных механизмов.
При работе на гребной винт регулирование мощности сопро-
вождается в основном изменением частоты вращения дизеля.
Дизели, приводящие в действие электрогенераторы, работают
при постоянной частоте вращения. Мощность таких дизелей
уменьшается или увеличивается только за счет изменения сред-
него индикаторного или эффективного давления. В обоих случаях
основными факторами, характеризующими нагрузку дизеля, яв-
238
лягайся индикаторная (эффективная) мощность, среднее индика-
торное (эффективное) давление и частота вращения, поскольку
Ni—ktifij (или N е= knp е).
При повышении любого из названных показателей сверх нор-
мального работа дизеля будет сопровождаться повышенным
удельным расходом топлива, более высокой температурой отрабо-
тавших газов, увеличением тепловой нагрузки, ухудшением усло-
вий смазки и т. д.
В связи с этим при непосредственной работе дизеля на греб-
ной винт имеются большие мощностные резервы, которые невоз-
можно использовать в эксплуатации. Из рис. 120 видно, что
существует только один нормальный режим — в точке а (пересе-
чение винтовой характеристики с внешней характеристикой номи-
нальной нагрузки). На всех остальных режимах будет значи-
тельная недогрузка дизеля, что отрицательно сказывается на
экономических показателях работы силовой установки.
Из формулы для определения мощности, а также из обобщен-
ных характеристик видно, что перегрузка дизеля может наступить
даже при нормальной мощности: при повышенной частоте вра-
щения и нормальном среднем индикаторном давлении или же при
нормальной частоте вращения и повышенном pz.
Первый случай возможен, когда произойдет уменьшение сопро-
тивления воды движению судна (малая осадка, попутный ветер
или течение, малый шаг винта и т. д.). В результате при нор-
мальном среднем индикаторном давлении дизель развивает повы-
шенную частоту вращения, и напряжения в деталях от действую-
щих в них механических нагрузок могут превысить предельно
допустимые.
Второй случай перегрузки встречается при сильном обраста-
нии подводной части корпуса судна, погнутости лопастей винта
или большом его шаге, встречном ветре, буксировке другого
судна, а также при значительных сопротивлениях в выпускном
тракте вследствие большого отложения в нем сажи и масляных
остатков. Для получения номинальной мощности и частоты вра-
щения в этом случае приходится значительно увеличивать среднее
индикаторное давление за счет чрезмерной подачи топлива. Что-
бы не допустить значительной тепловой нагрузки и теплового
напряжения в деталях дизеля при указанных условиях, следует
установить ручной привод на номинальную подачу топлива и нс
доводить частоту вращения до полной.
Превышение поминальных мощностей частоты вращения дизе-
ля может быть допущено по команде вахтенного штурмана
в исключительных случаях.
Допускается кратковременная (не более 1 ч) работа дизеля
с перегрузкой по мощности до 10% при частоте вращения, пре-
вышающей номинальную не более чем на 3%.
Среднее индикаторное давление не должно превосходить номи-
нальной величины, указанной в заводской инструкции. Ограниче-
ние по среднему индикаторному давлению вводится в связи с
239
тем, что работа дизеля на режимах с повышенным сопротивле-
нием движению судна сопровождается увеличением его тепловой
напряженности. Аналогично не допускается работа дизеля и на
повышенном среднем эффективном давлении.
Ниже приведены пределы значений средних индикаторных
давлений различных дизелей (в кгс/см2)-.
Дизели четырехтактные без наддува:
малооборотные...................................... 6,5—7,5
высокооборотпые.................................. 7—8,8
Дизели двухтактные простого действия без наддува:
с прямоточной продувкой............................ 6,5—9
с остальными видами продувки..................... 5,5—6,5
Дизели двухтактные двойного действия............... 5—6
Дизели с наддувом:
четырехтактные................................... 9—18
двухтактные...................................... 9—18
Индикаторную мощность одного цилиндра дизеля в общем
виде определяют по формуле
Ni—knpi л. с.,
где k — постоянный коэффициент, зависящий от размеров ци-
линдра;
п — частота вращения коленчатого вала, об1мин;
pt—среднее индикаторное давление, кгс]см2.
Постоянный коэффициент k цилиндра дизеля простого дейст-
вия равен:
, ~D2S itD2S
Й~ 4-60-75г “ 18000г ’
где D — диаметр поршня, см-,
S — ход поршня, М-,
z — коэффициент, определяющий тактность дизеля (для
двухтактного дизеля простого действия z=l, для четы-
рехтактного z — 2).
Мощность цилиндра дизеля двойного действия равна:
, r.D*Sn Н
1Ni4-P‘ 4.60.75г Р‘ 4.60.75г ’
где D и dm — диаметры поршня и штока, см-,
ptB , р”—средние индикаторные давления верхней и ниж-
ней полостей цилиндра, кгс)см2.
Для дизелей с расходящимися поршнями индикаторную мощ-
ность одного цилиндра определяют по выражению
,, __ в яЛ>25 п . н ^D2SHn
Nl4—pi 4-60-75г ^Pi 4-60-75г С"
где р/ , Pi" — средние индикаторные давления, отнесенные к
верхнему и нижнему поршням, кгс!см2;
SB, SH — ход верхнего и нижнего поршней, м.
240
Определение среднего индикаторного давления рассмотрено
। в § 35.
Мощность всего дизеля равна сумме 'мощностей его цилинд-
( ров:
Эффективная мощность дизеля (мощность на валу) можно
определить по индикаторной мощности по формуле
где т)м — механический к. п. д., определяемый по кривой стен-
довых испытаний.
Ниже приведены значения механического к. п. д. при номи-
нальной мощности (см. также приложение 1) для дизелей:
четырехтактных
без наддува
с наддувом
двухтактных
без наддува
с наддувом
0,75—0,85
0,85-0,95
0,79-0,85
0,85-0,91
При наличии на судне торсиометра мощность, развиваемую
дизелем на валу, определяют по этому прибору по формуле
Ne—Gnm. л. с.,
где G — величина постоянная для данного торсиометра, полу-
чаемая при стендовой калибровке торсиометра с валом;
п —частота вращения вала, об1мин\
т — отсчет по шкале торсиометра, пропорциональный углу
окручивания вала.
Для определения эффективной мощности используют также
выражение
. т Л4в<0 МЪП
Ne= = j^-л. с.,
где А1В— вращающий момент, кгм\
ПП
(о = -™--угловая скорость вращения вала,
ои •
1 где ф — угол скручивания вала между сечениями на расстоянии
* 1 м;
G — модуль сдвига материала вала, kzcIcm1 2 (для обычных
материалов он составляет 810-103+ 850-103, /сгс/.и2);
/р —полярный момент инерции сечения вала, м\
I — расстояние между сечениями, взятыми для измере-
ний, м.
241
Нагрузку дизеля, приводящего в действие электрогенератор,
определяют по напряжению и силе тока на его зажимах, показы-
ваемым электроприборами.
Эффективную мощность дизель-генератора находят по форму-
лам:
для постоянного тока
N = ———10-3 кет,
е Irlnep
где I — сила тока, а;
U —напряжение на зажимах генератора, в;
т)с Лпер—к. п. д. генератора и передачи;
для переменного тока
W
Ne = m-------cos?10~3 или -------кет,
е Дг'Чпер Т е ЪЧпер ’
где m — число фаз;
/ф —фазовое значение силы тока генератора, а;
(7ф—фазовое напряжение на зажимах генератора, а;
cos q> —коэффициент мощности (сдвиг по фазе между напряже-
нием и током);
W —показание ваттметра, вт.
При выборе к. п. д. генератора г], следует пользоваться сущест-
вующими нормами или данными завода-строителя. Для судовых
генераторов при номинальной мощности г]г — 0,874-0,93. К- п. д.
передачи при непосредственном соединении двигателя с генерато-
ром Т|„ер =1; при ременной передаче г] Пер= 0,924~0,98; при пере-
даче шестеренчатым редуктором T]nep = 0,974-0,98.
При отсутствии индикаторных приводов и торсиометров мощ-
ность дизеля можно определить косвенными методами (при на-
личии графиков нагрузочных характеристик, снятых при стендо-
вых или ходовых испытаниях на различных скоростных режи-
мах).
Косвенные методы определения мощности для практических
целей достаточно точны, если соблюдены следующие условия:
дизель находится в хорошем техническом состоянии;
основные параметры дизеля (угол опережения подачи топ-
лива, рг , Pz , tr ) совпадают с соответствующими параметрами
стендовых (или ходовых) испытаний.
Рассмотрим метод определения мощности дизеля по отноше-
нию часового расхода топлива к частоте вращения —.
Величина пропорциональна цикловой подаче топлива
в цилиндры дизеля. Для подсчета мощности по этому методу
используют данные стендовых испытаний о расходе топлива, час-
тоте вращения, среднем индикаторном или эффективном давле-
нии и построенную графическую зависимость индикаторного (эф-
фективного) давления от цикловой подачи топлива.
I
*
i
ч
।
t
О
242
Порядок определения мощности следующий: при скоростном
режиме испытаний замеряют часовой расход топлива Вч . Одно-
временно определяют частоту вращения дизеля. По полученным
данным подсчитывают отношение —. По совмещенному
графику нагрузочных характеристик определяют среднее инди-
каторное (или эффективное) давление, а затем мощность дизеля.
При анализе работы дизеля нередко применяют ре и Ne
вместо Pi и Nt даже для мощных малооборотных дизелей, что
нельзя признать правильным. Дело в том, что непосредственное
определение ре (Nе ) на судне затруднено и для его нахожде-
ния приходится принимать ориентировочные значения механиче-
ского к. п.д. А это вносит элемент субъективизма при определе-
нии результатов работы дизеля. Поэтому применение ре и N е
целесообразно для вспомогательных дизелей, не имеющих инди-
каторных приводов. Для главных судовых дизелей, у которых в
большинстве случаев можно замерить среднее индикаторное дав-
ление, 'предпочтение следует отдать p-t и Afz .
При нормальной работе топливной аппаратуры увеличение
нагрузки дизеля сопровождается равномерным повышением тем-
пературы отработавших газов, поэтому косвенным показателем
нагрузки может служить температура отработавших газов, кото-
рая не должна быть выше установленной для данного дизеля.
Температура отработавших газов при полной нагрузке у дизе-
лей, как правило, не превышает 450°С. Более высокая температу-
ра свидетельствует о перегрузке дизеля.
. В дизелях с газотурбинным наддувом температура отработав-
ших газов может достигать 460—490°С у отдельных цилиндров и
520—560°С перед газовой турбиной. Причины повышения темпе-
ратуры отработавших газов (следовательно, и к тепловой на-
грузке дизеля), а также пути снижения ее были рассмотрены в
§ 38.
Равномерное распределение мощности дизеля по цилиндрам —
один из главных моментов, определяющих его надежную и эко-
номичную работу. Согласно «Правилам технической эксплуата-
ции судовых дизелей» мощность отдельных цилиндров не долж-
на отличаться более чем на ±2,5% от средней мощности для
всех цилиндров. Это условие объясняется тем, что перегрузка
отдельных цилиндров сопровождается повышением в них темпе-
ратуры, появлением стуков в кривошипно-шатунном механизме,
дымным выпуском и снижением экономичности. Увеличение теп-
лового напряжения может вызвать задир поршней и цилиндро-
вых втулок. Поэтому дизель в процессе эксплуатации должен
быть отрегулирован на равномерность нагрузки по цилиндрам.
Это проверяют на режиме мощности дизеля, близкой к полной.
Равномерность распределения нагрузки у дизелей с индика-
торными приводами и кранами контролируют прежде всего срав-
нением индикаторной мощности (определяют по индикаторным
243
диаграммам, снятым при одинаковой частоте вращения для каж-
дого цилиндра).
У дизелей с индикаторными кранами, но не имеющих индика-
торных приводов, при распределении нагрузки по цилиндрам
пользуются пиметром, показывающим среднее давление pt в
рабочем цилиндре по времени. Дизель считают отрегулирован-
ным, если разница в показаниях этого прибора по цилиндрам
не превышает 0,2—0,3 кгс/см2 (3,5%).
Мощность отдельных цилиндров дизеля, не имеющих индика-
торных приводов, можно также определить по развернутым диа-
граммам (см. § 35).
Если дизель не имеет индикаторного привода и кранов, регу-
лирование осуществляют путем сравнения температур отрабо-
тавших газов to. г • Допустимыми расхождениями температур
отработавших газов между отдельными цилиндрами считают
следующие: у малооборотных дизелей — не более 25° С, у высо-
кооборотных напряженных — не более 30°С (от средней темпера-
туры для всех цилиндров).
Регулируя дизель по температуре отработавших газов, необ-
ходимо помнить, что догорание топлива в период расширения
газов в цилиндре также вызывает увеличение t0. гпри нормальной
или даже пониженной мощности цилиндра и нормальном давле-
нии сгорания рс.
Необходимо различать перегрузку цилиндра от запаздывания
горения, наблюдающегося при малом угле опережения подачи
топлива, плохого его распыливания или сильного подтекания.
Работа дизеля в этом случае, как правило, сопровождается дым-
ным выпуском.
Кроме того, необходимо иметь в виду, что у некоторых дизе-
лей (например, типа «Бурмейстер и Вайн» с импульсной систе-
мой наддува) температуры выпускных газов по отдельным ци-
линдрам не контролируются и не сравниваются, так как они могут
значительно отличаться, в зависимости от различных сопротивле-
ний газовых трактов отдельных цилиндров, и не могут служить
критерием регулирования мощности.
Наконец, приближенно распределение мощности дизеля по
цилиндрам (при отсутствии всех приборов теплового контроля)
можно проверить последовательным выключением отдельных ци-
линдров. Если нагрузка по цилиндрам распределена равномерно,
то при каждом выключенном цилиндре будет устанавливаться
одинаковая частота вращения дизеля.
Современные главные судовые дизели работают, как правило,
на мощности 85—90% номинальной (построечной). Отчасти такое
снижение мощности определяется тем, что морские суда эксплуа-
тируются в весьма сложных условиях, которые не позволяют без
механической или тепловой перегрузки дизеля использовать его
номинальную мощность на 100%. К таким условиям следует от-
нести плавание в балласте, штормовую погоду, при обросшем
корпусе судна, неисправном гребном винте, буксировке другого
244
судна, повышенной температуре наружного воздуха (в тропи-
ках), некоторых неисправностях дизеля и т. д.
Однако практика показывает, что эксплуатация дизеля на
мощности 85—90% номинальной не является пределом. На мно-
гих судах коэффициент, использования номинальных (построеч-
ных) мощностей главных дизелей достигает 95—98%. При этом
дизели эксплуатируются без всякой механической и тепловой пе-
регрузки, суда плавают по два года и более без заводского
ремонта при обеспечении нормального технического состояния
силовой установки и судна в целом. На этих судах работа
главной силовой установки на мощности, близкой к номиналь-
ной, достигается поддержанием дизелей, корпуса судна и винто-
рулевого комплекса в хорошем техническом состоянии, безуко-
ризненным регулированием дизелей, внимательным отношением
к распределению нагрузки по цилиндрам, а также постоянным
контролем за изменяющимися внешними условиями, которые
могут повлиять на работу дизелей.
£ 40. ПРОВЕРКА ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ работы дизелрй
Контроль качества регулирования и технического состояния
дизеля в судовых условиях можно осуществлять путем опреде-
ления его экономических показателей и сравнения их с данными
стендовых испытаний.
Для оценки экономичности дизеля в целом служит эффектив-
ный к. п. д. г]е, равный отношению полезно использованного
тепла Qe к теплу, выделяемому топливом QT , т. е.
Qe _ 632,ЗМ. 632,3
QT - QT - >
где qe — удельный эффективный расход топлива;
QpH — низшая (рабочая) теплота сгорания топлива, ккал/кг.
Из теории двигателей внутреннего сгорания известно и Дру-
гое выражение для определения эффективного к. п.д.:
где и т]м— индикаторный и механический к. п.д.
Следовательно, экономичность дизеля зависит от совершен-
ства теплового процесса, оцениваемого индикаторным к. п.д. т|z,
и от механических качеств дизеля г]н.
Индикаторный к. п.д-.:
632,3
где q i — удельный индикаторный расход топлива кг!и.л.с.-ч.
245
Формулы для определения tjz ит]е показывают, что основ-
ным критерием экономичности дизелей являются удельные рас-
ходы топлива и qe и механический к. п.д.
Удельные расходы топлива в судовых условиях находят из
выражений:
г'и.л.с.-ч; q,~ ~ 103 г;э.л.с.-ч,
где Вч — часовой расход топлива, кг{ч;
Ni Ne — индикаторная и эффективная мощности дизеля,
и. л. с. и э. л. с.
Часовой расход топлива при .методе объемного замера опре-
деляют по формуле
„ __ 360014
где V — объем израсходованного топлива, .и3;
7 — удельный вес топлива при температуре испытания,
кг/м5;
1LT — время, в течение которого расходуется объем V м3
топлива, сек.
Если расход топлива определяют методом весового замера,
то часовой расход топлива подсчитывают по формуле
вч~ ——кг!ч<
где G — вес израсходованного во время замера топлива, кг.
Чтобы исключить влияние температурных условий в системах,
обслуживающих дизель (топливной, масляной, охлаждения) за-
мерять мощность и расход топлива необходимо при установив-
шемся тепловом режиме, не допуская изменения температур
охлаждающей воды, масла и топлива. Необходимо также, чтобы
испытания проводились при движении судна на одном курсе и
состояния моря и ветра не более 2—3 баллов.
Значения удельных расходов топлива при номинальной за-
грузке приведены в табл. 36 и в приложении 1.
Таблица 36
Удельные расходы топлива
Тнп дизеля Яь г!и.л.с.-ч Я& гэ.л.с.-ч
Малооборотиый Среднеоборотный .... Высокооборотный . . . Маломощный . .... 125—140 135—150 145—160 155—180 150—165 160—175 170-185 180—210
246
Экономические показатели проверяют по нагрузочным харак-
теристикам, составленным заводом-строителем или теплотехни-
ческой партией пароходства. Если окажется, что удельный рас-
ход топлива значительно выше паспортного, следует тщательно
проанализировать работу дизеля и найти причину. При этом
необходимо иметь в виду, что, кроме технического состояния ди-
зеля и его регулирования, на величину и характер изменения
индикаторного к. п.д. влияет коэффициент избытка воздуха а.
Причем характер относительного изменения индикаторного к.п.д.
для большинства дизелей оказывается практически одинаковым
при одинаковой степени изменения коэффициента избытка воз-
духа. Например, установлено, что индикаторный к. п.д. увеличи-
вается с ростом коэффициента избытка воздуха; однако при уве-
личении величины а в 1,5—2 раза по сравнению с номинальным
значением рост практически прекращается. А при чрезмерном
увеличении а (что возможно при малых нагрузках дизеля) инди-
каторный к. п. д. может даже несколько понизиться, так как
увеличиваются потери тепла с охлаждающей водой и отработав-
шими газами (при уменьшении абсолютной величины этих по-
терь) .
К гораздо худшим результатам приводит работа дизеля при
пониженном коэффициенте избытка воздуха. Недостаток возду-
ха приводит к неполному сгоранию топлива, закоксованию порш-
ней и колец, повышению температуры отработавших газов,
резкому увеличению удельного расхода топлива. Обычно сниже-
ние коэффициента избытка воздуха вызывается падением давле-
ния продувочного (наддувочного) воздуха и повышением его тем-
пературы в результате, например, неисправности продувочного
(наддувочного) агрегата.
Недостаток воздуха в отдельных цилиндрах может наблю-
даться при закоксовании окон или при поломке поршневых уплот-
нительных колец. В этом случае в цилиндре понижается среднее
индикаторное давление, а выпускные газы имеют высокую тем-
пературу.
Коэффициент избытка воздуха определяют путем анализа
газов. Более грубый контроль возможен по цвету дыма: недоста-
ток воздуха характеризуется появлением темной окраски отра-
ботавших газов и повышением их температуры.
По опытным данным коэффициент избытка воздуха при но-
минальной нагрузке равен: для малооборотных дизелей—1,8—2;
высокооборотных—1,3—1,7; дизелей с наддувом — 2—2,3; с раз-
дельной камерой сгорания — 1,3—1,6.
Величину а в четырехтактных дизелях можно определить не-
посредственно из анализа выпускных газов, в двухтактных дизе-
лях пробу газов необходимо отбирать за время так называе-
мого «свободного» выпуска.
Повышение температуры продувочного (наддувочного) возду-
ха на каждые 10°С влечет за собой снижение экономичности и
мощности дизеля приблизительно на 1—1,5%.
247
К основным характеристикам дизеля, оказывающим наиболее
существенное влияние на эффективный к. п.д., относится также
механический к. п. д. цм , который зависит от качества сборки,
тщательной обработки и пригонки трущихся деталей и узлов, ко-
личества и мощности вспомогательных механизмов, приводимых
Рис. 121. Винтовые характеристики дизеля
«Бурмейстер и Вайн» 874VTBF160 (топливо
условное Q“=7000 ккал/кг);
Рпр—давление продувки; Вч — часовой расход
топлива; — эффективный и индикаторный
к.п.д.; Qe^i —эффективный и индикаторный
удельные расходы топлива; п — частота вращения
дизеля; ре , Pl—эффективное н индикаторное
от дизеля, качества смазки.
При неудовлетворитель-
ной смазке цилиндров, на-
личии нагара на поршне и
кольцах работа трения зна-
чительно увеличивается,
что сопровождается умень-
шением механического
к. п. д.
К таким же отрица-
тельным результатам при-
водит замена трудящихся
частей дизеля (поршней,
колец, втулок, подшипни-
ков и т. д.). В случае за-
мены каких-либо деталей
дизеля необходимо делать
его обкатку на режимах
малых нагрузок, применяя
обильную смазку.
Масла должны приме-
няться без присадок — это
ускоряет процесс приработ-
ки дизеля. При ухудшении
качества смазки силы тре-
ния увеличиваются. Прак-
тика показывает, что не-
соответствие масел, плохое
их качество (наличие меха-
нических примесей, повыше-
ние вязкости и т. д.), недо-
статочная додача масла мо-
давления; /в.г — температура выпускных газов Гут ПрИВвСТИ К СНИЖвНИЮ
механического к.п.д. до 5%.
Механический к. п. д. зависит от степени загрузки дизеля: с
увеличением последней значительно возрастает и т|м .
Примерная закономерность изменения удельных расходов топ-
лива и к. п. д. в зависимости от нагрузки дизеля показана на
рис. 121.
£
Продолжение прилож. 1
Тип судна Марка дизеля Мощ- ность Л'С. Ч астота враще- ния л, об!м ин Механи- ческий, к.п.д. Среднее эффек- тивное давление Ре. кгс[см* Среднее индика- торное давление Ph кгп/см2 Давление сжатия Ре. кгс^см- Давле- ние сгора- ния Р1> KZCjCM2 Удельный расход, г-9.л.с.
заводская по ГОСТ 4393-48
топ- лива масла
бирьлес», «Котлас- лес», «Елгава»,
«Крымск» 550VTBF110 5ДКРН50/110 2 900 170 0,89 7,1 8 43 53 163 0,4—0, 5
«Вытегралес» 950VTBF110 9ДКРН50/110 5 200 170 0,89 7,1 8 43 53 163 0,4—0, 5
«Беломорсклес», «Боб- руйск лес» «Александра Коллон- 562VT2BF140 5ДКРН62/140 5 450 135 0,89 8,6 9,5 48—52 63—65 158 0,65
тай» 762VT2BF140 7ДКРН62/140 8 500 139 0,915 57—58 66-68 158 0,65
«Пятидесятилетие комсомола», «Петро- заводск» «Полтава», «Совет- 7ДКРН50/110 4 900 170 0,9 48—50 65 158 0,5
ская Украина» 674VTBF160 6ДКРН74/.160 7 500 115 0,9 7,1 7,9 38—42 52—53 155 0,65
«Тикси» 874VTBF160 8ДКРН74/.160 10 000 115 0,9 7,1 7,9 38—42 52—53 155 0,65
«Перекоп» «Омск», «Пула», 774VT2BF160 7ДКРН74/160 10 500 115 0,905 8,5 9,5 50—52 65 158 0,65
«Бийск», «Сплит» 874VT2BF160 8ДКРН74/160 12 000 115 0,9 8,5 9,5 50—52 65 158 0,65
«Белорецк» 684VT2BF180 6ДКРН84/180 12 600 110 0,905 8,6 9,5 58 65 160,8 0,65
Дизели фирмь МАН и ее лицензиатов
«Шенкурск», «Пове- нец», «Пионер» K6Z57/80A3 6ДКРН57/80 3 250 185 0,85 6,5 7,6 42—46 56 160 1
«Михаил Калинин», «Ейск» K6Z57/80C 6ДКРН57/80 4000 225 0,85 6,6 7,76 42—45 56 160 1
«Кура», «Арагви» «Углеуральск», K8Z70/120C - K7Z70/120C 8ДКРН70/120 7ДКРН70/120 7 250 5400 130 115 0,86 0,85 6,8 6,5 7,9 7,6 40 44 54 55 155— 160 155— 0,8 0,8
«Джанкой» «Выборг», «Вележ» K9Z70/120A5 9ДКРН70/120 8150 130 0,86 6,8 8,0 40—45 58 160 155— 158 0,8
«Архангельск» K7Z78/140 7ДКР78/140 6200 115 0,84 5,2 6,2 42 56 156 0,8
Дизели фирмы «Зульцер» и ее лицензиатов
«Лена» 8МН-42 8442/50 2050 360 0,81 4,7 5,8 38 65—70 161
«Огре» 5TD-48 5ДР48/70 1500 225 0,82 4,7 5,7 37 50
«Кегумс» 6TAD-48 6ДРН48/70 2250 225 5,9 5,5 0,9
«Москва» 9МН51 • 8ДР51 /55 3250 330 0,8 4,4 37 60 165
«Николай Остров- ский», «Фрязино», «Фолешты» 6TD56 6ДР56/100 2400 155 0,79 4,7 6 37 52 165 1,2
«Новый Донбасс» 5TAD56 5ДРН56/100 2500 155 0,81 5,9
«Ставрополь», «Та- ганрог» 9SD60 9ДКР60/104 3800 130 0,81 5 6,15 37 57 165 0,9
«Станиславский» 6SD72 6ДКР72/125 4200 125 0,8 4,9 6,2 36 50 162 0,9
«Сестрорецк» 5RD68 5ДКРН68/125 5500 135 0,8 8,08 6,15 159 0,9
«Мичуринск» 9SD72 9ДКР72/125 6300 125 4,9 36 50 162
«Волголес» «Дивногорск», «Сим- 5SAD72 5ДКРН72/125 4500 125 0,82 6,3 7,7 36—38 60 162 0,9
ферополь», «Медне- горск», «Бауска» 6RSAD76 6ДКРН76/155 7800 119 0,86 7 8,1 40 60 160 1
«Красноград», «Му- ром», «Болдоне» 6RD76 6ДКРН76/155 9000 119 0,86 8 9,3 45 60 155— 160 1
«Иван Франко» 7RD76 7ДКРН76/155 10 500 119 0,86 8 9,3 45 60 155— 160 1
«Луганск», «Лиси- 9RD90 9ДКРН90/155 18 000 119 0,9 7,67 8,55 55 70 155— 160 1
чанск»
8 1
П родолжение прилож. 1
Тип судна Марка дизеля Мощ- ность л. с. Ч астота враще- ния п, об]мин. М ехани- ческий к.п.д, Qm Среднее эффек- тивное давление Ре. кгс]см~ Среднее индика- торное давление Pi. K2CICM'2 Давление сжатия Рс, KZC'iCM2 Давле- ние сгора- ния Pz. кгс/ем2 Удельный расход, г]э.л.с.
заводская по ГОСТ 4393-48
топ- лива масла
Дизели других фирм
«Норильск» «Лениногорск» «Фиат» 456Т 6ДКР45/74 1600 200 0,8 4,3 6,38 40 60 165 1
«Большевик Суханов» « » C758S 8ДКРН75/132 8000 125 0,87 6,2 7,1 48 62 160 0,7
«Леонардо да Винчи» « » C909S 9ДКРН90/160 19 000 122 0,91 7,6 8,3 54 65 155 0,7
«Адлер» «Сторк» HOTLo 75/160 8ДКРН75/160 9400 115 0,89 6,5 7,3 42 56 159 0,65
«Камчатские горы» «Гетаверкен» 7ДКРН76/130 8760 120 0,88 7,9 8,9
«Андижан» 8SV55 и А 8ЧРН36,5/55 1250 333 0,86 7,3 8,57 37 52 165 3
«Тарту», «Эльва» «Ланг» 8LD315FT 8ЧРНЗ 1,5/45 1000 400 0,83 8 9,64 37 56 175 4-5
«Салтыков-Щедрин» «Веркспур» TMABS398 84 PH 39/68 1700 275 0,85 8,5 10 55 160
«Алупка», «Василь
Коларов» SKLNVD 48А 8ЧРН32/48 1000 375 7,8 46 66 170 2,5
«Кери», «Кюмо» 6NVD 48 6ЧР32/48 400 275 0,8 5,6 7 36 55 170 2,5
«Дрогобыч» «Поляр» М68Т 6ДКР50/70 2650 205 0,82 5,28 6,45 32 60 165
П р имечание. Суда «Атлант», «Днепрогэс», «Амгуэма», «Лена», «Москва» — дизель-электроходы; «Арагви», «Камчатские
горы» — рефрижераторы: «Кегумс» — газовоз; «Советская Украина»—китобойная база; остальные — теплоходы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Вешкельский С. А., Светличный М. Н. Монтаж, эксплуата-
ция и ремонт двигателей внутреннего сгорания. М.-Л., «Машиностроение»,
1906. 275 с.
Гаврилов В. С. и др. Техническая эксплуатация судовых дизельных ус-
тановок. М., «Транспорт», 1967. 328 с.
Долинский П. А. Центровка движения судовых дизелей, М., «Тран-
спорт», 1971. 248 с.
Кон чаев В. И., Шел у чей к о В. М. Ремонт судовых дизелей. М.,
«Транспорт», 1965. 392 с.
К а н е А. Б., С к о б ц о в Е. А. Реверсивные устройства судовых дизелей.
Л., «Судостроение», 1965. 231 с.
Королев Н. И. Регулирование судовых дизелей. М., «Транспорт», 1969.
153 с.
Королев Н. И. Использование топлив и масел на морских судах. М„
«Транспорт», 1970. 136 с.
Марен ков Н. А. Ремонт механизмов без вывода судна из эксплуатации
М.-Л., «Транспорт», 1965. 272 с.
Малахов Н. Д. Эксплуатация дизелей типа «Бурмейстер и Вайн». М.,
Транспорт, 11969. 96 с.
М и к л о с А. Г., Ч е р н я в с к а я Н. Г. Судовые двигатели внутреннего
сгорания. Л., «Судостроение», 1971. 400 с.
Пономарев И. А. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Л., «Реч-
ной транспорт», 1957. 552 с.
Рожи некий Г. С. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Л., «Судо-
строение». 1965. 392 с.
Соловьев Е. М. Пособие мотористу рыбопромыслового судна. М., «Пи-
щевая промышленность», 1966. 414 с.
Шел учен ко В. М. Ремонт и монтаж судовой дизельной установки. Л.,
«Судостроение», il970. 335 с.
Шелгачев Р. В. Реверсивные системы судовых малооборотных дизелей.
Л., «Судостроение», 1966. 231 г.
Правила технической эксплуатации судовых дизелей. М., «Транспорт», 1965.
208 с.
Справочник судового механика. Под. общ. ред. Л. Л. Грицая, М., «Тран-
спорт», 1965. 832 с.
254
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава I. Общие понятия о технической эксплуатации дизелей
§ 1. Задачи и методы технической эксплуатации дизелей . . 3
§ 2. Проверка и предупреждение износа дизелей .... 6
§ 3. Регулирование дизелей..................................10
Глава II. Основные детали и узлы дизелей
§ 4. Фундаментные рамы и станины..............................14
§ 5. Цилиндровые рубашки (блоки)..............................16
§ 6. Цилиндровые втулки .........................................19
§ 7. Цилиндровые крышки, анкерные связи......................3'2
§ 8. Поршни и поршневые кольца...............................40
§ 9. Поршневые пальцы и штоки, поперечины и ползуны, параллели 47
§ ГО. Шатуны, головные, мотылевые и рамовые подшипники . . 51
§ П. Коленчатые валы.........................................58
§ 12. Проверка центровки дизелей..............................63
§ 13. Обкатка дизелей.........................................71
Глава III. Механизм газораспределения дизелей
§ 14. Клапаны и приводы.......................................78
§ 15. Приводы распределительных валов.........................80
§ 16. Проверка и регулирование фаз газораспределения . . 90
Глава IV. Топливная аппаратура дизелей
§ 17. Форсунки .................................................96
§ 18. Особенности форсунок с гидравлически запираемыми иглами 1'03
§ 19. Регулирование топливных насосов ...... 107
Г л а в а V. Системы пуска, реверса, продувки и наддува дизелей
§ 20. Пусковые устройства......................................Г29
§ 21. Системы реверсирования...................................132
§ 22. Системы продувки и наддува...............................437
§ 23. Основные типы газотурбонагнетателей (ГТН) и их экс-
плуатация ....................................' . . . .144
Глава VI. Топливные системы дизелей
§ 24. Топлива для дизелей.....................................151^
§ 25. Топливные системы и подготовка топлива .... 158
§ 26. Эксплуатация дизелей, работающих на тяжелом топливе 163
Глава VII. Системы смазки и охлаждения дизелей
§ 27. Масла для дизелей........................................169
§ 28. Эксплуатация масляных систем.............................180
§ 29. Обслуживание систем охлаждения...........................185
§ 30. Обработка пресной воды в замкнутых системах охлаждения 192
255
Глава VIII. Проверка и регулирование рабочего процесса дизелей
§ 31. Регулирование рабочего процесса..........................195
§ 32. Индикаторы мощности и пиметры............................196
§ 33. Индикаторные приводы.....................................202
§ 34. Индикаторные диаграммы...................................204
§ 35. Определение среднего индикаторного давления . . .216
§ 36. Регулирование высоты и объема камеры сжатия цилиндров 221
§ 37. Анализ фаз газораспределения по индикаторным диаграммам 223
§ 38. Регулирование процесса сгорания топлива в цилиндрах . . 228
§ 39. Регулирование мощности...................................235
§ 40. Проверка пути повышения экономических показателей ра-
боты дизелей.................................................; 245
Приложения.....................................................249
Список литературы ... .....................254
НИКОЛАИ ИВАНОВИЧ КОРОЛЕВ
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ
Редактор И. В. Ридная
Переплет художника В. П. Осипова
Технический художник В. /1, Бодрова
Корректоры: В. Г. Комарова, Г. Н. Баборкина
Сдано в набор 7/V1—1973 г. Подписано к печати 25/XII—1973 г. Бумага 60X90’/i6, типограф-
ская № 2, печ. л. 16, уч.-изд. л. 18,05. Тираж 20 000 экз. Т -19821. Изд, 1-3-1/10 № 6284.
Зак. тип. 1799. Цена I р. 01 коп.
т. „ с '53D*JVL*'53D*^C
Изд-во «Транспорт», Москва, Басманный туп., 6а.
Типография изд-ва «Коммунар», г. Тула, ул. Ф, Энгельса, 150.