Індикаторна діаграма двотактного двигуна. Конспект лекції "Індикування двигуна. Розрахунок потужності.". Дивитись що таке "Індикаторна діаграма" в інших словниках

Індикаторна діаграма ДВЗ (рис.1) будується з використанням даних розрахунку процесів робочого циклу двигуна. При побудові діаграми необхідно вибрати масштаб з таким розрахунком, щоб отримати висоту, що дорівнює 1,2... 1,7 її основи.

Рис.1 Індикаторна діаграма дизельного двигуна

Рис. 1 Індикаторна діаграма дизельного двигуна

На початку побудови на осі абсцис (основа діаграми) у масштабі відкладається відрізок S а = S з + S,

де S - Робочий хід поршня (від ВМТ до НМТ).

Відрізок S с, відповідний обсягу камери стиснення (V с), визначається за виразом S = S / - 1.

Відрізок S відповідає робочому об'єму V h циліндра, а за величиною дорівнює ходу поршня. Відзначити точки, що відповідають положенню поршня у ВМТ, точки А, В, НМТ.

По осі ординат (висота діаграми) відкладається тиск у масштабі 0,1 МПа у міліметрі.

На лінії ВМТ наносяться точки тиску р г, р с, р z.

На лінії НМТ наносяться точки тиску р а, р ст.

Для дизельного двигуна необхідно ще нанести координати точки, що відповідає кінцю розрахункового процесу згоряння. Ордината цієї точки дорівнюватиме р z , а абсцис визначається за виразом

S z = S з  , мм. (2.28)

Побудова лінії стиснення та розширення газів можна проводити у такій послідовності. Довільно між ВМТ і НМТ вибирається не менше 3 обсягів або відрізків ходу поршня V х1, V х2, V х3 (або S х1, S х2, S х3).

І підраховується тиск газів

На лінії стиснення

На лінії розширення

Усі побудовані точки плавно з'єднуються між собою.

Потім проводиться заокруглення переходів (при кожній зміні тиску на стиках розрахункових тактів), що враховується під час розрахунків коефіцієнтом повноти діаграми.

Для карбюраторних двигунів заокруглення в кінці згоряння (точка Z) проводиться по ординатері р z = 0,85 Р z mах.

2.7 Визначення середнього індикаторного тиску за індикаторною діаграмою

Середній теоретичний індикаторний тиск р" i є висотою прямокутника, рівного площі індикаторної діаграми в масштабі тиску

МПа (2.31)

де F i - площа теоретичної індикаторної діаграми, мм 2 обмежена лініями ВМТ, НМТ, стиснення і розширення, може бути визначена за допомогою планіметра, методом інтегрування, або іншим способом; S - довжина індикаторної діаграми (хід поршня), мм (відстань між лініями ВМТ, НМТ);

 p – масштаб тиску, обраний при побудові індикаторної діаграми, МПа/мм.

Справжній індикаторний тиск

р i = р i ∙ ∙ φ п, МПа, (2.32)

де  п – коефіцієнт неповноти площі індикаторної діаграми; враховує відхилення дійсного процесу від теоретичного (заокруглення при різкій зміні тиску, для карбюраторних двигунів ? п =0,94.. .0,97; для дизелів ? п = 0,92 .. .0,95);

р = р r - р а - середній тиск насосних втрат у процесі впуску та випуску для двигунів без наддуву.

Після визначення р i по індикаторній діаграмі порівнюють його з підрахованим раніше (формула 1.4) і визначають розбіжність у відсотках.

Середній ефективний тиск рівний

р е = р i - р мп,

де р мп визначено за формулою 1.6.

Тоді підрахуйте потужність залежно
і порівняйте із заданою. Розбіжність має бути трохи більше 10…15%, якщо більше слід перерахувати процеси.

Індикування двигуна. Визначення потужності

Індикаторні діаграми, зняті з дотриманням необхідних умов, дозволяють визначити індикаторну потужність та розподіл її по циліндрах двигуна, досліджувати газорозподіл, роботу форсунок, паливних насосів, а також визначити максимальний тиск циклу p z , тиск стиснення рз та ін.

Зняття індикаторних діаграм проводять після прогріву двигуна при тепловому режимі, що встановився. Після зняття кожної діаграми індикатор повинен бути відключений від циліндра 3-ходовим краном індикатора та індикаторним клапаном на двигуні. Барабани індикатора зупиняють вимкненням шнура від приводу. Періодично після зняття кількох діаграм поршень індикатора та його шток треба злегка змащувати. Не слід проводити індикування двигуна при хвилюванні моря понад 5 балів. При знятті індикаторних діаграм індикатор повинен бути справним, індикаторні крани повністю відкриті. Діаграми рекомендується знімати одночасно з усіх циліндрів; якщо останнє неможливо, то послідовне зняття їх треба проводити в якомога коротший термін при постійній частоті обертання колінчастого валудвигуна.

Перед індикацією необхідно перевірити справність індикатора та його приводу. Поршень та втулка індикатора повинні мати повне прилягання; змащений поршень при знятій пружині з верхнього положення повинен опускатися в циліндрі повільно та рівномірно під дією власної ваги. Поршень і втулку індикатора змащують тільки циліндровим або моторною олією, але не приладовим, яке входить до комплекту індикатора і призначене для змащування зчленувань пишучого механізму та верхньої частини штока поршня. Пружину та гайку (ковпачок), що затискає пружину, треба загорнути повністю. Висота підйому пишучого штифта індикатора повинна бути пропорційна тиску газів в циліндрі, що індикується, а кут повороту барабана - пропорційний ходу поршня. Зазори в шарнірних з'єднаннях передавального механізму повинні бути невеликими, що перевіряється легким похитуванням важеля при нерухомому поршні, а також повинен бути відсутнім мертвий хід. При повідомленні індикатора з робочою порожниною циліндра при нерухомому барабані штифт індикатора повинен креслити вертикальну пряму лінію.

Індикатор пов'язаний із приводом або спеціальним індикаторним шнуром, або спеціальною сталевою стрічкою розміром 8 х 0,05 мм. Шнур для приводу – лляний, плетений; Перед установкою новий шнур витягують протягом доби, підвішуючи до нього вантаж масою 2 - 3 кг. При незадовільний стан шнура виходять значні спотворення індикаторної діаграми. Сталеву стрічку застосовують для двигунів з числом оборотів 500 об/хв і вище, а також якщо число оборотів менше 500 об/хв, але з'єднання індикатора та приводу має вигляд ламаної лінії довжиною 2 - 3 м. Придатність шнура з погляду його витяжки перевіряють зняттям діаграми стиснення при вимкненій подачі палива. Якщо лінія стиснення збігається з лінією розширення, шнур придатний до роботи. Довжину індикаторного шнура необхідно відрегулювати так, щоб у крайніх положеннях барабан не сягав упору. При короткому шнурі відбувається його обрив, при довгому діаграма має укорочений вигляд ("обрізаний"), так як в кінці ходу поршня барабан буде нерухомий. Під час індикації шнур повинен бути постійно натягнутим.

При проведенні атмосферної лінії необхідно стежити за тим, щоб вона розташовувалася на відстані 12 мм від нижньої кромки паперу для індикаторів моделі 50 і 9 мм - моделі 30. У цьому випадку друкарський механізм працюватиме в найбільш оптимальному діапазоні вимірювань і вестиме правильний запис лінії всмоктування під лінією атмосферного тиску. Довжина діаграми має бути не більше 90% найбільшого перебігу барабана.

Індикаторний шнур повинен лежати у площині хитання важеля індикаторного приводу. У середньому положенні важеля шнур повинен бути перпендикулярним до його осі. Індикатор слід встановити так, щоб шнур не торкався трубопроводів, машинних ґрат та інших деталей. Якщо він зачіпає, і це не усувається зміною положення індикатора, то встановлюють перехідний ролик. При цьому необхідно зберегти перпендикулярність шнура від ролика до осі важеля індикатора при середньому положенні останнього. Натиск олівця (пишучого штифта) повинен бути відрегульований так, щоб він не рвав папір, а залишав тонкий видимий слід. Мідний штифт повинен завжди бути добре заточений. Сильний тиск олівця викликає збільшення площі діаграм. Папір повинен щільно прилягати до індикаторного барабана.

Перед встановленням індикатора, щоб уникнути засмічення каналів і поршня, необхідно ретельно продмути індикаторний клапан двигуна. Перед зняттям діаграми повторити продувку через 3-ходовий кран індикатора. Перед індикацією двигуна індикатор повинен бути добре прогрітий. Невиконання цієї вимоги призводить до викривлення індикаторних діаграм. У разі встановлення та зняття індикатора не можна користуватися ударним інструментом при затисканні та віддачі накидної гайки. Для цього є спеціальний ключ, що входить до комплекту індикатора.

Індикатори та індикаторні пружини не рідше 1 разу на два роки повинні перевірятися органами нагляду та мати свідоцтво про придатність. Стан індикаторного приводу перевіряють на двигуні зняттям діаграм стиснення при вимкненій подачі палива. При правильно відрегульованому індикаторному приводі лінії стиснення та розширення повинні збігатися. При виявленні дефектів у механізмі газорозподілу в період аналізу індикаторних діаграм необхідно вжити заходів щодо їх усунення. Після виправлення дефектів зробити повторне індикування та обробку (аналіз) індикаторних діаграм.

Звичайні індикаторні діаграми для аналізу зміни робочого процесу двигунів, що працюють із змінним навантаженням. Знімають серією на безперервній стрічці, слідують одна за одною через встановлений інтервал.

Зняті індикаторні діаграми перед обробкою аналізуються, оскільки через недоліки регулювання двигуна або через несправність індикатора, його приводу або порушенням правил індикації індикаторні діаграми можуть мати різні спотворення.

Планиметрування.

Індикаторні діаграми обробляють у такій послідовності: налаштовують планіметр та планиметрують усі діаграми; визначають їх площі; заміряють довжини всіх діаграм та значення ординат рс і p z , підраховують р i для кожного циліндра. Планиметр налаштовують за площею кола, окресленого планкою, що додається до планіметра. У разі відсутності спеціальної планки показання планіметра перевіряють квадратом на міліметровому папері. Планиметрування роблять на гладкій дошці, покритій аркушем паперу. При встановленні планиметра його важелі по відношенню до діаграми мають під кутом 90°. При обведенні діаграми кут між важелями планиметра має становити 60-120°.

Довжину індикаторної діаграми вимірюють за атмосферною лінією. Хід приводу слід вибирати таким, щоб довжина діаграми дорівнювала 70 та 90 - 120 мм для індикаторів моделей 30 та 50 відповідно.

За відсутності планиметра середній індикаторний тиск р i знаходиться з достатньою точністю шляхом трапеції. І тому діаграму розбивають вертикальними лініями на 10 рівних частин.Середнє індикаторнетиск визначають за формулою

pi = Σ h/(10m),

де Σ h- сума висот h1,h2 h10,

мм; т - масштаб індикаторної пружини, мм/МПа. Спосіб вимірювання ординатh, p z і р з показано на рис. 4.6. При знятті індикаторних діаграм у кожному окремому випадку для порівняльної оцінки розподілу навантаження по циліндрах треба враховувати температуру газів, що відпрацювали.

Кожну ділянку ділять навпіл та посередині вимірюють її висоту. При оформленні результатів індикування на бланку знятої діаграми дизеля необхідно вказувати назву судна, дату індикування, марку дизеля, номер циліндра, масштаб пружини, довжину та площу діаграми, отримані параметри p z, р с, р,-, N е, n. Оброблені індикаторні діаграми кожного двигуна вклеюють у „Журнал індикування” з відповідним аналізом результатів індикування. У пояснювальному тексті повинні бути зазначені виявлені недоліки регулювання двигуна та вжиті заходи щодо їх усунення. Після закінчення рейсу,. Журнал індикування і комплект оброблених діаграм треба представляти в МСС флоту разом з рейсовим машинним звітом. При обробці діаграм, знятих з високооборотних дизелів, необхідно робити поправку на похибку пишучого механізму індикатора, яка в окремих випадках може досягати 0,02-0,04 МПа (додається до основного значення).

Аналіз процесу згоряння за діаграмами та осцилограмами

Індикаторна діаграма– це графічне зображення залежності тиску в циліндрі від ходу поршня.

Способи отримання (зняття) індикаторних діаграм

Для отримання індикаторних діаграм використовуються механічні індикатори або електронні системивимірювання тиску газів у циліндрі та палива в процесі впорскування (MIPCalculator, pressureanalyzer)(NK-5 "Аутроніка" та CyldetABB). Для отримання повноцінних індикаторних діаграм за допомогою механічного індикатора двигун д.б. обладнаний індикаторним приводом.

Види індикаторних діаграм

Нормальні індикаторні діаграми служать визначення середнього індикаторного тиску і загального аналізу характеру протікання індикаторного процесу.

Рис. 1 Види індикаторних діаграм

Діаграми-гребінці служать визначення тиску наприкінці стискур з та максимального тиску згорянняр г на двигунах, що не мають індикаторнихприводів.У цьому барабан індикатора з допомогою шнура повертають рукою. Для визначення рздіаграму знімають при вимкненій подачі палива в циліндр.

Діаграми стиснення як вказувалося, застосовуються для перевірки індикаторного приводу. За ними можна також визначити тиск рзта оцінити герметичність поршневих кілецьза величиною майданчика між лінією стиснення 1 та лінією розширення2.

Діаграми газообміну знімаютьзвичайним способом, але застосовують слабкі пружини з масштабом 1 кгс/см2 = 5 мм (і більше) та нормальний («паровий») поршень. За такими діаграмами аналізують процеси випуску, продування та наповнення циліндра. Верхня частина діаграми обмежується горизонтальною лінією, оскільки поршень індикатора, перебуваючи під впливом слабкої пружини, досягає крайнього верхнього положення і залишається в ньому до зниження тиску в циліндрі до 5 кгс/см.2 .

Розгорнуті діаграми служать аналізу процесу згоряння у районі ВМТ, і навіть визначення р, в двигунах, які мають індикаторного приводу. Розгорнуті діаграми знімають електричним пли механічним індикатором із незалежним від валу двигуна приводом (наприклад, від годинникового механізму).

Для зняття всіх вищенаведених діаграм за винятком гребінки потрібен індикаторний привід

Спотворення індикаторних діаграм виникають найчастіше при заїданні поршня індикатора (рис. 2,а), встановлення слабкої (рис. 2, б) або жорсткої пружини (рис. 2,в), ослаблення гайки кріплення пружини індикатора, витяжки індикаторного шнура (мал. 2,г) або його довжині (мал.2, д).

Рис.2. Спотворенняіндикаторнихдіаграм

дет - масштаб пружини.

Максимальний тиск згоряння можна визначити також за нормальною індикаторною діаграмою, а тиск, в кінці стиснення - діаграмою стиснення.

Середній індикаторний тиск визначають за нормальними або розгорнутими індикаторними діаграмами. За розгорнутими діаграмамиp i знаходять графоаналітичним способом, перебудовою розгорнутої діаграми на нормальну або за допомогою спеціальної номограми.

За нормальною індикаторною діаграмою значенняр i визначають за формулою

(130)

деF i - площа індикаторної діаграми, мм2 ;

т - масштаб пружини індикатора, мм/(кгс/см2 );

l - Довжина діаграми, мм.

Довжину кожної індикаторної діаграми вимірюють між дотичними до крайніх точок контуру діаграми, які проводяться перпендикулярно до атмосферної лінії. Площу діаграми вимірюють планіметром.

Слід зазначити, що з визначенні середнього індикаторного тискур i по індикаторній діаграмі похибка виміру може досягати 10-15% і більше. Водночас у суднових малооборотних дизелях при нормальному технічному стані систем паливоподачі та наддуву співвідношення між тисками.р i р τ , p z , індексом паливного насоса та цикловою подачею паливаg ц зазвичай зберігаються досить стабільними тривалий час. Тому будь-який із зазначених параметрів може бути обраний для оцінки навантаження циліндра.

У зв'язку з цим деякі дизелебудівні заводи встановлення індикаторних приводів вважають недоцільним, а розробленій для цих двигунів системі діагностики для оцінки навантаження циліндрів використовується величинар z .

Тому найпоширенішими видами індикаторних діаграм, знятих механічним індикатором, є гребінки і розгорнуті «від руки».

Діаграма-гребінка дозволяє визначити тиск кінця стиснення (р з ) та максимальний тиск циклу (p z ), причому для зняттяр з необхідно відключення подачі палива на цей циліндр. Відключення циліндра призведе до зниження потужності та оборотів двигуна, ГТН та тиску наддуву, що у свою чергу позначиться на величині тиску стиснення. Для вимірювання тиску стиснення краще діаграма розгорнута «від руки». Дана діаграма при певній навичці нагадує розгорнуту діаграму, зняту за допомогою індикаторного приводу, але зв'язок між тиском і ходом поршня відсутня.

Отримані значенняp з іp z необхідно проаналізувати. Для отримання більш точних висновків одночасно зі зняттям діаграми необхідно записати наступні дані: температури газів за циліндрами, перед і після турбіни, тиск і температуру повітря, обороти двигуна і турбіни, покажчик навантаження двигуна. Бажано знати витрати палива на момент зняття діаграми.

Кращий спосібаналізу стану двигуна – це порівняти замірені величини з величинами отриманими при заводських або ходових випробуваннях двигуна при тому ж навантаженні.

У разі відсутності даних випробувань необхідно порівняти отримані значення із середнім.

НаприкладТаблиця 1

Дата

Дв-ль

ДНТ

Додаткові значення

Час

Обороти

р н

Пар/№ц

порівн.

p z бар

165

156

167

156

175

164

163,8

Δp z

0,71%

-4,78%

1,93%

-4,78%

6,82%

0,10%

3,5%*

p c бар

124

120

125

128

127

122

124,3

Δp c

0,27%

3,49%

0,54%

2,95%

2,14%

1,88%

2,5%*

T г °С

370

390

380

390

372

350

375,3

ΔT г

-1,42%

3,91%

1,24%

3,91%

0,89%

-6,75%

5,0%*

Індекс ТНВД

Дія

Кільця,
клапана

TР↓

ϕ↓

TР

*РД 31.21.30-97 Правила технічної експлуатаціїСТС та К стор.

p z бар

T г °С

Дія

ТР

ϕ↓

ТР↓

Рис. 3. Діагностичний комплекс фірми «Аутроніка» НК-5

2 . Вбудований в систему мікропроцесор дозволяє дані вимірювань зберігати в пам'яті і надалі зіставляти нові дані з

колишніми чи еталонними.

Як приклад криві тисків газів в циліндрі і паливопроводі у форсунки (рис. 4) ілюструють типові порушення в протіканні процесів. Еталонна крива 1 відображає характер зміни тисків на режимі роботи двигуна при технічно справному стані, крива2 характеризує дійсний процес із тими чи іншими спотвореннями, викликаними несправностями.

Підтікання голки форсунки (рис. 4,а) у зв'язку з погіршенням розпилювання палива призводить до невеликого збільшення кутаφ z , зниження тискур z та значному догоранню палива на лінії розширення. Крива розширення йде більш порожнього і вище еталонної. Збільшуються температура випускних газівt г та тискр ехр на лінії розширення на координаті 36° після ВМТ.

При запізнюванні сприскування палива (рис. 4 б) зміщуються вправо початок видимого згоряння і весь процес згоряння палива. Одночасно знижується тискр z зростає температураt г та тискр ехр . Аналогічна картина спостерігається при зносі плунжерної пари паливного насоса та втрати щільності його всмоктуючого клапана. В останньому випадку зменшується циклова подача палива і відповідно дещо знижується тискp i

Внаслідок ранньої подачі палива (рис. 4,в) весь процес згоряння зміщується вліво у бік випередження, зменшується кут φ гі зростає тискр z . Оскільки процес стає більш економічним, дещо збільшуєтьсяp i . Ранню подачу підтверджує крива тисків палива у форсунки (рис. 4, г).

Зміни в кривій тиску палива внаслідок збільшення циклової подачі (рис. 4,д) супроводжуються зростанням величинр ф т a х та тривалості подачі φ ф.

Падіння швидкості наростання тиску палива Δр ф/Δφ на ділянці від початку його підйому до моменту відкриття голки, а також загальне падіння тиску впорскування (рис. 4,е) викликає зменшення кута випередження подачі φ нпта максимального тискур ф max . Причина полягає у збільшенні протікання палива через плунжерну пару, пару голка-напрямна форсунки внаслідок їх зносу або втраті щільності клапанів насоса, штуцерних з'єднань паливопроводу. Закоксовування соплових отворів або надмірне збільшення в'язкості палива (рис. 4,ж) призводить до зростання тиску впорскування внаслідок зростання опору витікання палива з отворів.

220

-15 40 -5 ВМТ 5 10 15 f, 9 №8

Рис.4. Тиск газів у циліндрі та палива у трубопроводі високого тиску

Рис. 6.4. Тиск газів у циліндрі та палива у паливопроводі у форсунки220

-15 40 -5 ВМТ 5 10 15 f, 9 №8

2. Процеси газообміну 2-х та 4-х тактних дизельних двигунів. Концепція наддуву. Імпульсний газотурбінний та наддув при постійному тиску. Коефіцієнт надлишку повітря.

3. Генератори суднової електростанції. Технічне обслуговування щіткового апарату синхронного генератора.

2. Принцип роботи холодильної установки. Холодильні агенти та холодоносії.

3. Технічне обслуговування акумуляторних батарей (акб).

4. Технічне обслуговування суднових приміщень.

1. Міжнародна конвенція про вантажну марку 1966 року.

3. Вимірювання опору ізоляції електрообладнання. Технічне обслуговування розподільних пристроїв.

4.Технічне обслуговування суднових систем.

1. Категорії затоплених відсіків. Вплив вільної поверхні на стійкість на великих кутах крену.

2. Судові парові котли: класифікація, влаштування водотрубних, вогнетрубних, комбінованих та утилізаційних котлів, пристрої для спалювання палива в котлах.

Процес згоряння палива

Подача повітря

Згоряння палива

3. Кошти, що забезпечують розподіл навантаження за паралельної роботи генераторів.

4.Огляд судна в доці та на плаву.

1. Конструктивні заходи протипожежної безпеки.

2. Основні термодинамічні процеси для ідеальних газів.

3. Судові силові трансформатори.

4.Технічне обслуговування дизелів та їх окремих складальних одиниць та деталей.

1. Конвенція солас.

2. Цикл Карно.

3. Технічне обслуговування вибухозахищеного електрообладнання та мереж. Огляди електроустаткування

4.Очищення, огляди та випробування котлів.

1. Міжнародний кодекс із рятувальних засобів. Індивідуальні та колективні рятувальні засоби.

3. Аварійні дизель - генератори та система їх автоматичного запуску.

4.Технічне обслуговування елементів казана.

1. Міжнародна конвенція Марпол щодо запобігання забруднення з суден. Суднові документи з пзм, терміни їх дії, поновлення документів.

2.Основні поняття про машини та механізми. Кінематична пара, кінематичний ланцюг. Види передач.

3. Класифікація напівпровідникових перетворювачів електроенергії.

4.Технічне обслуговування допоміжних механізмів та обладнання.

2. Опір матеріалів: види деформацій, напружень, навантажень.

3. Частотні перетворювачі керувати асинхронними електродвигунами.

4.Змазування допоміжних механізмів та обладнання, технічне обслуговування підшипників.

1. Суднові системи, призначені для запобігання виникненню або розповсюдженню пожежі. Засоби пожежогасіння на судах та їх класифікація. Протипожежне постачання.

2.Деталі машин: деталі та вузли загального та спеціального призначення, види з'єднань.

3. Щитові електровимірювальні прилади (еп). Підключення електровимірювальних приладів. Похибка результату виміру.

4.Технічне обслуговування холодильних установок. Видалення хладону. Наповнення системи хладоном та дозарядка.

1. Класифікація суднових приміщень за призначенням. Розміщення приміщень у основному корпусі судна.

2. Основні нерухомі та рухливі деталі суднових дизелів.

3. Електричне освітлення – основне та аварійне. Суднові електронагрівальні та опалювальні прилади та пристрої. Обслуговування та вимоги до них.

4. Система технічного обслуговування судна. Загальні вимоги щодо судна. План-графіки за стс і к.

1. Суднові документи, необхідні ктм рф. Суднові документи, що видаються рмрс Росії відповідно до вимог мк солас 74/88 з поправками. Мппсс-72 та регламенту радіозв'язку 1997 р.

2. Підготовка дизельної установки до дії після тривалої стоянки, під час якої проводилися роботи, пов'язані з розбиранням. Підготовка дизельної установки до дії у зимовий час.

3. Режими роботи суднових електроприводів. Чинники, щоб забезпечити нормальну роботу суднових електричних машин. Захист електродвигунів у електроприводах.

4. Нагляд за судами в експлуатації. Використання результатів у процесі технічного нагляду за судами.

2. Робота дизеля в режимах та умовах, відмінних від нормальних. Підготовка до маневрів та зупинка дизельної установки.

3. Прилади контролю та сигналізації. Датчики та індикатори, що застосовуються у суднових системах. Аварійно-попереджувальна сигналізація (АПС).

4. Види та порядок проходження інструктажу з техніки безпеки.

1. Мкуб - його цілі та вимоги. Основні резолюції ім по впровадженню МКУ.

International Management Code for Safe Operation of Ships and for Pollution Prevention (International Safety Management (ISM) Code) » - мкуб

2. Введення дизеля у режим експлуатаційного навантаження. Робота гд та обслуговуючих його систем у складних умовах.

3. Засоби автоматики та дистанційного керування. Готовність до дії та введення в дію електричних систем автоматики. Основні вимоги до систем дау.

4. Техніка безпеки під час обслуговування дизельних установок.

1. Система управління безпекою судноплавної компанії. Призначена особа. Національні нормативні документи щодо впровадження МКУ.

2. Контроль та регулювання параметрів робочого процесу суднових дизелів.

3. Технічна документація щодо суднового електрообладнання, види технічної документації. Електричні схеми та креслення, їх відмінність одна від одної.

4. Робота головної дизельної установки в аварійних умовах та під час обкатки.

1. Міжнародна конвенція Марпол-73/78: правила реєстрації операцій з нафтою та нафтопродуктами. Відповідальність та контроль.

2.Підготовка котла до дії, обслуговування котла у дії, виведення котла з дії.

3. Перевірки роботи адг, мережі аварійного освітлення, авральної та пожежної сигналізації, водонепроникних дверей; періодичність перевірок.

1. Кодекс торгового мореплавання Росії. Статут служби на судах ммф. Дисциплінарний статут.

2. Обслуговування котла в режимах, відмінних від нормальних. Водний режим опалювального котла. Запобіжні заходи при упуску води з котла. Зберігання бездіяльного котла.

3. Електробезпека. Захист від ураження електричним струмом, захисне заземлення. Діелектричні засоби захисту, періодичність перевірок на електричну міцність.

4. Контроль технічного стану корпусних конструкцій. Види та методи неруйнівного контролю та діагностики технічного стану корпусу та конструкцій судна.

2. Типи насосів, що входять до складу суднових систем. Пте насосів за типами.

3. Функції елементів сар та призначення. Система дистанційного автоматичного керування гд.

4. Вимоги пте з технічної експлуатації та обслуговування машинних та котельних приміщень. Передремонтна дефектація елементів корпусу судна, організація та етапи виконання.

1. «Настанова щодо запобігання забрудненню з суден». Пломбування клапанів на судні. Бункерувальні операції.

2. Робота гд із вимкненими циліндрами. Регулювання параметрів робочого процесу.

4. Взаємодія посадових осіб у процесі ремонту. Доковий ремонт. Доковий ремонт

2. Робота ГД з навантаженням. Робота гд у режимі холостого ходу. Підготовка гд до маневрів та зупинки.

3. Аварійний безбатарейний телефон для зв'язку місток-ц- румпельний. Частоти судновий робочої укв.

4. Написання ремонтної відомості. Проведення тендеру на ремонт судна. Розподіл обов'язків на ремонт судна.

2. Вказівки з технічного обслуговування вентиляторів та поршневих компресорів.

3. Загальна характеристика рульових електроприводів та вимоги до них.

4. Випробування судна після ремонту. Закінчення ремонту на заводі. Гарантійний період після ремонту.

1. Якірний пристрій, призначення та склад. Загальні відомості та класифікація. Швартування. Загальні відомості, призначення та класифікація. Якірний пристрій.

Якірний ланцюг.

2. Вказівки з технічного обслуговування теплообмінних апаратів, фільтрів, судин під тиском та гальмівних пристроїв.

3. Підготовка вантажних пристроїв для роботи. Електричне гальмування вантажопідйомників змінного струму.

Середнє ефективне Ретиск це тиск яке залежить від кількості палива, що впорскується в циліндр.

Ефективна потужність Ре- Потужність, що знімається з сполучного фланця валу двигуна, тобто віддається валопроводу, генератору або будь-якому споживачеві енергії на даному режимі роботи

Індикаторна потужність Рz- Потужність розвивається газами всередині робочих циліндрів двигуна, називають індикаторною.

3. Основні електричні величини - електричний струм, напруга, потужність

електричного струму, одиниці виміру.

ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ- УПОРОДЖЕНИЙ НЕКОМПЕНСОВАНИЙ РУХ ВІЛЬНИХ ЕЛЕКТРИЧНО ЗАРАЖЕНИХ ЧАСТИК ПІД ВПЛИВОМ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ.

НАПРУГА –КІЛЬКІСТЬ ЕНЕРГІЇ, ЩО ЗАТРАТЧУЄТЬСЯ НА ПЕРЕМІЩЕННЯ З ОДНОЇ ТОЧКИ НА ІНШУ.

ПОТУЖНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ- ШВИДКІСТЬ ЗМІНИ ЕНЕРГІЇ. ПОТУЖНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ РІВНЯ РОБОТІ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ, ПРОДУКТНОЇ ПРОТЯГОМ ОДНІЙ СЕКУНДИ.

4. Загальні вимоги до технічного обслуговування стс і к.

ПІД СУДОВИМИ ТЕХНІЧНИМИ ЗАСОБИМИ РОЗУМІЮТЬСЯ УСТАНОВКИ, АГРЕГАТИ, МЕХАНІЗМИ І ІНШЕ УСТАТКУВАННЯ СУДНА, ЩО ЗАБЕЗПЕЧУЮТЬ ЙОГО РОБОТОЗДОБНІСТЬ У ВІДПОВІДНОСТІ.

1. Загальні положення 1.1. Технічна експлуатація суднових технічних засобів та конструкцій (СТС та К) повинна проводитись відповідно до інструкцій заводів-виробників та вимог цих Правил.

1.2. Усі операції пов'язані з введенням в дію, зміною режимів роботи, виведенням з дії, провертанням та розбиранням технічних засобів, повинні проводитися з дозволу, за вказівкою або з повідомленням посадових осіб (капітана, вахтового помічника капітана, старшого механіка, вахтового механіка, відповідального за завідуванням) ), якщо це передбачено відповідними пунктами Правил або іншими документами, що регламентують дії суднового екіпажу. 1.3. Бездіяльності, пов'язані з технічним використанням, обслуговуванням та ремонтом СТСіК повинні реєструватися вахтовим механіком у машинному журналі. 1.4. На судні має бути організований облік технічного стану СТСіК, а також облік наявності та руху змінно-запасних частин та предметів, матеріально-технічного постачання за завідуваннями.

1.5. При у воді в дію обладнання, переконатися, що обладнання справно, КВП справні і так далі.

КВИТОК 2.

1. Посадка та стійкість судна, теоретичні основи. Стійкість, метацентрична висота. Інформація про стійкість.

ОСТІЙНІСТЬ- здатність плавучого засобу протистояти зовнішнім силам, що викликає його крен або диферент та повертатися у стан рівноваги.

Судно плаває на поверхні води під дією двох основних сил: сили тяжіння та Архімедової сили. Сила тяжкості - "тягне судно вниз", дорівнює його вазі і прикладена до центру тяжкості судна ЦТ. Сила плавучості або Архімедова сила - "виштовхує судно з води", дорівнює його водотоннажності і прикладена в центрі підводного обсягу ЦВ судна.

У "прямому" положенні судна ці сили врівноважують одна одну і лежать на одній вертикальній лінії. При крені форма підводної частини корпусу зміниться, ЦВ зміститься у бік накрененного борту, і виникне так званий момент, що відновлює, який протидіє крену. При нахиленні судна ЦВ хіба що повертається навколо точки, званої метацентром m.

Відстань від метацентру m до центру тяжкості ЦТ (метацентрична висота) є характеристикою стійкості судна. Що менше судно, то більше має бути метацентрична висота. Чим нижче розташований центр тяжіння, тим судно стійкіше. Існує просте правило: КОЖНИЙ КІЛОГРАМ ПІД ВАТЕРЛІНІЄЮ ПІДВИЩАЄ ОСТІЙНІСТЬ, А КОЖНИЙ КІЛОГРАМ НАД ВАТЕРЛІНІЄЮ ПІГШУЄ ЇЇ.

Індикаторна діаграма двигуна внутрішнього згоряннябудується з допомогою даних розрахунку робочого процесса.

При побудові на осі абсцис відкладається відрізок АВ (рис 8) відповідний робочому об'єму циліндра, а за величиною рівний ходу поршня в масштабі M s . Масштаб Ms зазвичай приймається 1:1, 1,5:1 або 2:1.

Відрізок ОА (мм), відповідний обсягу камери згоряння, визначається рівнянням

ОА = АВ/(ε – 1) (2.28)

Відрізок z′z для дизелів, що працюють за циклом зі змішаним підведенням теплоти (рис. 9)

z′z = ОА(ρ – 1) (2.29)

Потім за даними розрахунку параметрів дійсного циклу на діаграмі відкладають у вибраному масштабі величини тисків у характерних точках: a, c, z, z, b, r.

Побудова політроп стиснення та розширення можна проводити аналітичним чи графічним методом. При аналітичному методі побудови політроп стиснення та розширення обчислюється ряд точок для проміжних обсягів, розташованих між V cі V aі між V zі V b, за рівнянням політроп.

Рис. 8. Індикаторна діаграма бензинового двигуна

Рис. 9. Індикаторна діаграма дизельного двигуна

Для політропи стиснення , звідки

, (2.30)

де p xі V x– тиск та обсяг у точці процесу стиснення.

Ставлення V a /V xзмінюється в межах 1÷ε.

Аналогічно для політропи розширення

(2.31)

Для бензинових двигуніввідношення V b /V xзмінюється в інтервалі 1÷ε, для дизелів – 1÷δ.

Визначення ординат розрахункових точок політроп стиснення та розширення зручно виробляти у табличній формі.

Побудову індикаторної діаграми виробляють, з'єднуючи точки аі з, z та b плавними кривими, а точки b і a, c та z – прямими лініями.

Процеси впуску та випуску приймають протікають при р = const і V = const

Для перевірки правильності побудови діаграми визначають

р i= M p /AB

де F – площа діаграми a c′c″z д b′b″ a.

Розрахунок індикаторних та ефективних показників ДВЗ

Індикаторні показники

Робочий цикл двигуна внутрішнього згоряння характеризується середнім індикаторним тиском, індикаторною потужністю, індикаторним ККД та питомою індикаторною витратою палива.

Теоретичний середній індикаторний тиск- Це відношення теоретичної розрахункової роботи газів за один цикл до ходу поршня.

Для бензинових двигунів, що працюють за циклом із підведенням теплоти при V = const, теоретичний середній індикаторний тиск

Для дизеля, що працює за циклом зі змішаним підведенням теплоти при V= const та р= const

Середній індикаторний тиск p i дійсного циклу відрізняється від значення на величину, пропорційну зменшенню розрахункової діаграми за рахунок заокруглення в точках с, z, b.

Зменшення теоретичного середнього індикаторного тиску внаслідок відхилення дійсного процесу від розрахункового циклу оцінюється коефіцієнтом повноти діаграми φ та величиною середнього тиску насосних втрат Δp i.

Коефіцієнт повноти діаграми і приймається рівним:

для карбюраторних двигунів …………………….…. 0,94÷0,97

для двигунів з електронним упорскуванням палива…… 0,95÷0,98

для дизелів………………………………………………. 0,92÷0,95

Середній тиск насосних втрат (МПа) при процесах впуску та випуску

Δp i = p r – pa. (3.3)

Для чотиритактних двигунів без наддуву. Δp iпозитивна. У двигунах із наддувом від приводного нагнітача при p a > p rвеличина Δp iнегативна. При газотурбінному наддуві значення p aможе бути як більше, так і менше p r, тобто. величина Δp iможе бути як негативною, і позитивної.

Під час проведення розрахунків втрати на газообмін враховуються у роботі, що витрачається на механічні втрати. У зв'язку з цим приймають, що середній індикаторний тиск p i відрізняється тільки на коефіцієнт повноти діаграми

p i= і . (3.4)

При роботі на повному навантаженні величина pi (МПа) досягає:

для чотиритактних бензинових двигунів…………………… 0,6÷1,4

для чотиритактних форсованих бензинових двигунів... до 1,6

для чотиритактних дизелів без наддуву………………………. 0,7÷1,1

для чотиритактних дизелів з наддувом……………………….. до 2,2

Індикаторна потужність N i- робота, що здійснюється газами всередині циліндра в одиницю часу.

Для багатоциліндрового двигуна індикаторна потужність (кВт) дорівнює

N i = p i V h in/(30τ ), (3.5)

де p i - Середній індикаторний тиск, МПа;

V h- Робочий об'єм одного циліндра, л (дм 3);

i- Число циліндрів;

n- Частота обертання колінчастого валу двигуна, хв -1;

τ - Тактність двигуна. Для чотиритактного двигуна τ=4.

Індикаторна потужність одного циліндра

N i = p i V h n/(30τ ), (3.6)

ІндикаторнийККД η iхарактеризує ступінь використання в дійсному циклі теплоти палива для отримання корисної роботи і є відношенням теплоти, еквівалентної індикаторної роботи циклу, до всієї кількості теплоти, внесеної в циліндр з паливом.

Для 1 кг палива

η i = L i /Н та, (3.7)

де L i– теплота, еквівалентна індикаторній роботі, МДж/кг;

Ні- Нижча теплота згоряння палива, МДж/кг.

Для автомобільних та тракторних двигунів, що працюють на рідкому паливі

η i = p i ·l 0 ·α /(Н і ·ρ k ·η V), (3.8)

де p i виражено МПа; l 0 – у кг/кг топл.; Ні- МДж / кг топл.; ρ k – кг/м 3 .

В автомобільних та тракторних двигунах, що працюють на номінальному режимі, величина індикаторного ККД становить:

для двигунів з електронним упорскуванням палива……… 0,35÷0,45

для карбюраторних двигунів…………………………… 0,30÷0,40

для дизелів…………………………………………………. 0,40÷0,50

Питома індикаторна витрата палива g iхарактеризує економічність дійсного циклу

g i = 3600/(η i Н і)або g i = 3600 ρ 0 η V /(p i ·l 0 ·α). (3.10)

Питома витрата палива на номінальному режимі:

для двигунів з електронним упорскуванням палива. g i= 180÷230 г(кВт·год)

для карбюраторних двигунів……………………… g i= 210÷275 г(кВт·год)

для дизелів……………………………………….…… g i= 170÷210 г(кВт·год)

Ефективні показники

Ефективними показниками називають величини, що характеризують роботу двигуна, що знімається з його валу і корисно використовується. До ефективних показників відносяться: ефективна потужність, крутний момент, середній ефективний тиск, питома ефективна витрата, ефективний ККД.

Ефективна потужність. Корисна робота, що отримується на валу двигуна в одиницю часу, називається ефективною потужністю N e.

N e=N i - Nмп (3.9)

де Nмп потужність механічних втрат.

Ефективна потужність дана студенту у вихідних даних для проектування ДВЗ (див. завдання на виконання курсового проекту).

Під механічними втратами розуміють втрати на всі види механічного тертя, здійснення газообміну, привід допоміжних механізмів (водяного, масляного, паливного насосів, вентилятора, генератора та ін.), вентиляційні втрати, пов'язані з рухом деталей двигуна в середовищі повітряно-масляної емульсії та повітря, а також на привід компресора.

Механічні втрати оцінюють середнім тиском механічних втрат pмп, що характеризує питому роботу механічних втрат (припадає на одиницю робочого обсягу) під час здійснення робочого циклу.

При аналітичному визначенні N e(кВт) вона розраховується за формулою:

N e = p e V h in/(30τ ) (3.10)

де p e=L e /V h- середній ефективний тиск (МПа), тобто корисна робота, яка отримується за цикл з одиниці робочого об'єму;

V h- Робочий об'єм циліндра, л;

n- Число оборотів колінчастого валу, хв -1

Ефективний момент, що крутить М е(Н∙м)

М е= (3∙10 4 /π)( N e /n) (3.11)

При розрахунку ДВЗ середній ефективний тиск (МПа) визначають як

p e=p i - pмп (3.12)

Середній тиск механічних втрат pмп (МПа) для двигунів різного типу визначається за емпіричними формулами:

для бензинових двигунів з числом циліндрів до шести та ставленням S/D>1

pмп = 0,049 + 0,0152 Vп.ср;

для бензинових двигунів з числом циліндрів до шести та ставленням S/D≤1

pмп = 0,034 + 0,0113 Vп.ср

для чотиритактних дизелів з нерозділеними камерами

pмп = 0,089 + 0,0118 Vп.ср

Лекція 4

ДІЙСНІ ЦИКЛИ ДВС

1. Відмінність дійсних циклів чотиритактних двигунів від теоретичних

1.1. Індикаторна діаграма

2. Процеси газообміну

2.1. Вплив фаз газорозподілу на процеси газообміну

2.2. Параметри процесу газообміну

2.3. Чинники, що впливають на процеси газообміну

2.4. Токсичність відпрацьованих газів та шляхи запобігання забруднення навколишнього середовища

3. Процес стиснення

3.1. Параметри процесу стиснення

4. Процес згоряння

4.1. Швидкість згоряння

4.2. Хімічні реакції при згорянні

4.3. Процес згоряння у карбюраторному двигуні

4.4. Чинники, що впливають процес згоряння в карбюраторному двигуні

4.5. Детонація

4.6. Процес згоряння паливної сумішіу дизелі

4.7. Жорстка робота дизеля

5. Процес розширення

5.1. Призначення та перебіг процесу розширення

5.2. Параметри процесу розширення

Відмінність дійсних циклів чотиритактних двигунів від теоретичних

Найбільший ККД можна теоретично отримати лише внаслідок використання термодинамічного циклу, варіанти якого були розглянуті у попередньому розділі.

Найважливіші умови протікання термодинамічних циклів:

· Постійність робочого тіла;

· відсутність будь-яких теплових та газодинамічних втрат, крім обов'язкового відведення теплоти холодильником.

В реальних поршневих ДВЗ механічна роботавиходить у результаті протікання дійсних циклів.

Дійсним циклом двигуна називається сукупність теплових, хімічних і газодинамічних процесів, що періодично повторюються, в результаті яких термохімічна енергія палива перетворюється на механічну роботу.

Дійсні цикли мають такі важливі відмінності від термодинамічних циклів:

Дійсні цикли є розімкненими, і кожен із них здійснюється з використанням своєї порції робочого тіла;

Замість підведення теплоти в дійсних циклах відбувається процес згоряння, що протікає з кінцевими швидкостями;

Змінюється хімічний склад робочого тіла;

Теплоємність робочого тіла, що представляє собою реальні гази хімічного складу, що змінюється, в дійсних циклах постійно змінюється;

Йде постійний теплообмін між робочим тілом і деталями, що його оточують.

Все це призводить до додаткових втрат теплоти, що веде до зниження ККД дійсних циклів.

Індикаторна діаграма

Якщо термодинамічні цикли зображують залежність зміни абсолютного тиску ( р) від зміни питомого обсягу ( υ ), то дійсні цикли зображуються як залежності зміни тиску ( р) від зміни обсягу ( V) (згорнута індикаторна діаграма) або зміни тиску від кута повороту колінчастого валу (φ), яка називається розгорнутою індикаторною діаграмою.

На рис. 1 і 2 показані згорнута та розгорнута індикаторні діаграми чотиритактних двигунів.

Розгорнуту індикаторну діаграму можна отримати експериментально за допомогою спеціального приладу - індикатора тиску. Індикаторні діаграми можна отримати і розрахунковим шляхом на основі теплового розрахунку двигуна, але менш точні.

Рис. 1. Згорнута індикаторна діаграма чотиритактного двигуна
з примусовим займанням

Рис. 2. Розгорнута індикаторна діаграма чотиритактного дизеля

Індикаторні діаграми використовуються для вивчення та аналізу процесів, що протікають у циліндрі двигуна. Так, наприклад, площа згорнутої індикаторної діаграми, обмежена лініями стиснення, згоряння та розширення, відповідає корисній або індикаторній роботі L i дійсного циклу. Величиною індикаторної роботи характеризується корисний ефект дійсного циклу:

, (3.1)

де Q 1- кількість підведеної у дійсному циклі теплоти;

Q 2- теплові втрати дійсного циклу.

У дійсному циклі Q 1залежить від маси та теплоти згоряння палива, що вводиться у двигун за цикл.

Ступінь використання теплоти, що підводиться (або економічність дійсного циклу) оцінюють індикаторним ККД η i, який є відношенням теплоти, перетвореної на корисну роботу L iдо теплоти підведеного в двигун палива Q 1:

, (3.2)

З урахуванням формули (1) формулу (2) індикаторного ККД можна записати так:

, (3.3)

Отже, тепловикористання у цьому циклі залежить від величини теплових втрат. У сучасних ДВЗ ці втрати становлять 55 -70%.

Основні складові теплових втрат Q 2:

Втрати теплоти з газами, що відпрацювали, в навколишнє середовище;

Втрата теплоти через стінки циліндра;

Неповнота згоряння палива через місцеву нестачу кисню в зонах горіння;

Витік робочого тіла з робочої порожнини циліндра через нещільність прилеглих деталей;

Передчасний випуск газів, що відпрацювали.

Для порівняння ступеня використання теплоти в дійсних та термодинамічних циклах використовують відносний ККД

У автомобільних двигунах η o від 0,65 до 0,8.

Дійовий цикл чотиритактного двигуна відбувається за два обороти колінчастого валу і складається з наступних процесів:

Газообмін - впуск свіжого заряду (див. рис. 1, крива frak) та випуск відпрацьованих газів (крива b"b"rd);

Стиснення (крива акс"с");

Згоряння (крива c"c"zz");

Розширення (крива z "b"b").

При впуску свіжого заряду поршень рухається, звільняючи над собою об'єм, який заповнюється сумішшю повітря з паливом карбюраторних двигунахта чистим повітрям у дизелях.

Початок впуску визначається відкриттям впускного клапана (точка f), кінець впуску - його закриттям (точка k). Початок та кінець випуску відповідають відкриття та закриття випускного клапана відповідно у точках b"і d.

Чи не заштрихована зона b"bb"на індикаторній діаграмі відповідає втраті індикаторної роботи внаслідок падіння тиску в результаті відкриття випускного клапана до приходу поршня НМТ (попередження випуску).

Стиснення фактично здійснюється з моменту закриття впускного клапана (крива k-с"). До закриття впускного клапана (крива а-k) тиск в циліндрі залишається нижчим за атмосферний ( p 0).

Наприкінці процесу стиснення паливо спалахує (точка с") і швидко згорає з різким наростанням тиску (точка z).

Так як займання свіжого заряду відбувається не в ВМТ, і згоряння протікає при переміщенні поршня, що триває, розрахункові точки зі zне відповідають реальним процесам стиснення і згоряння. В результаті площа індикаторної діаграми (заштрихована зона), а значить і корисна робота циклу менше термодинамічної або розрахункової.

Займання свіжого заряду в бензинових та газових двигунахздійснюється від електричного розряду між електродами іскрової свічки.

У дизелях паливо спалахує за рахунок теплоти нагрітого від стиснення повітря.

Газоподібні продукти, що утворилися в результаті згоряння палива, створюють тиск на поршень, внаслідок чого відбувається такт розширення або робочий хід. При цьому енергія теплового розширення газу перетворюється на механічну роботу.

Головна » Експлуатація » Індикаторна діаграма двотактного двигуна. Конспект лекції "Індикування двигуна. Розрахунок потужності.". Дивитись що таке "Індикаторна діаграма" в інших словниках