ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

СУДОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Методические указания

По самостоятельной работе

И выполнению контрольной работы

для курсантов специальности

26.05.06 Эксплуатация судовых энергетических установок

заочной формы обучения

Керчь, 2016 г.

УДК 629.5.064

Составитель:

Горбенко А.Н., канд. техн. наук, доцент кафедры судовых энергетических установок ФГБОУ ВО «КГМТУ»

                                              ____________

подпись

Рецензент:

Конюков В.Л., канд. техн. наук, доцент кафедры судовых энергетических установок ФГБОУ ВО «КГМТУ»

                                              ____________

подпись

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры судовых энергетических установок ФГБОУ ВО «КГМТУ»,

протокол № 1 от 31.08.2016 г.

Зав. кафедрой СЭУ___________________ В.Л. Конюков

Методические указания утверждены и рекомендованы к публикации на заседании методической комиссии морского факультета ФГБОУ ВО «КГМТУ»,

протокол № ___от_________20___ г.

© ФГБОУ ВО «КГМТУ», 2016 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Данный курс является одним из основных профилирующих при подготовке судовых механиков. Значительные качественные и количественные изменения в составе энергетических установок флота потребовали включения в курс наряду с разделами по основам конструкции и технической эксплуатации двигателей внутреннего сгорания (ДВС), также вопросов, связанных с их воздействием на окружающую среду, повышением надежности и долговечности элементов, снижением расходов на горюче-смазочные материалы и обслуживание двигателей.

Изучение дисциплины «Судовые двигатели внутреннего сгорания» предусмотрено в основной образовательной программе (ООП) подготовки специалистов направления 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок». Объём дисциплины 216 часов, итоговая форма контроля - экзамен. Дисциплина на изучается в течение двух семестров. Для курсантов заочной формы обучения предусмотрено выполнение контрольной работы (в первом семестре изучения дисциплины) и курсового проекта (во втором семестре изучения).

Данная разработка содержит методические указания по самостоятельному изучению дисциплины «Судовые двигатели внутреннего сгорания» и по выполнению контрольной работы, а также варианты задания к ней.

Цель изучения курса – дать курсанту теоретическую и практическую подготовку для технически грамотной и эффективной эксплуатации современных ДВС, выбора оптимальных режимов их работы в конкретных условиях эксплуатации судна, а также решения вопросов, связанных с их работой, ремонтом и модернизацией.

Изучение данного курса основано на знании следующих курсов: термодинамики, теплопередачи, теоретической механики, деталей машин, сопротивления материалов, технологии материалов, гидромеханики, судовых вспомогательных механизмов и систем. Только хорошее знание указанных дисциплин создает предпосылки для успешного освоения данного дисциплины.

В результате изучения дисциплины курсант должен знать: конструкцию двигателей, их термодинамические циклы, рабочие процессы в цилиндре, процессы газообмена, способы смесеобразования, процессы сгорания топлива, индукторные и эффективные показатели, способы снижения тепловой и механической напряженности, динамику, эксплуатационные характеристики, режимы работы и правила эксплуатации судовых двигателей.

Курсант должен уметь: определять основные параметры процессов, индикаторные и эффективные в показатели, причины отклонения параметров от заданных значений и устранять эти причины, готовить двигатель к пуску, запускать, выводить на режимы полной нагрузки, обслуживать в работе, выводить из режима полной нагрузки, останавливать и осуществлять его регулировку.

Данный курс, наряду с другими дисциплинами, обеспечивает дальнейшее выполнение курсантами дипломного проектирования.

Изучение этой дисциплины в большой степени обеспечивает теоретическое освоение функций таблиц А-III/1, А-III/2 Международной конвенции ПДНВ-78/95 с поправками и специализации минимальных стандартов компетенции Международного Кодекса STCW-CODE, 1995.

Изучение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций, предусмотренных ФГОС ВО и конвенцией ПДНВ-78:

Общекультурные компетенции (ОК):

Профессиональные компетенции (ПК):

Компетенции в соответствии с разделом Кодекса ПДНВ:

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Для успешного изучения дисциплины «Судовые двигатели внутреннего сгорания» можно рекомендовать следующую общую схему работы курсанта.

1. Изучить график учебного процесса на предстоящий учебный год, ясно представить объем самостоятельной работы и спланировать свое время.

2. Ознакомиться с тематическим планом дисциплины, количеством лабораторных, практических занятий и содержанием контрольной работы и курсового проекта, а также с видами и сроками итоговой отчетности по курсу.

3. Подобрать необходимую техническую литературу по прилагаемому списку и ознакомиться с данными методическими указаниями.

4. Приступить к изучению тем согласно программе курса, используя методические указания и подобранную техническую литературу. Самостоятельное изучение данного предмета требует составления конспекта, который способствует получению прочных и глубоких знаний.

5. Ответы на возникшие вопросы можно получить при более глубокой проработке материала по другим источникам или на консультации у ведущего преподавателя в период чтения обзорных или установочных лекций.

6. Если изучаемые темы входят в контрольное задание, то целесообразно после составления конспекта по теме закрепить полученные знания на конкретном примере при выполнении контрольного задания.

7. Завершить изучение темы следует, ответив на вопросы для самопроверки. Можно записывать ответы на вопросы в конспекте, что способствует сокращению времени подготовки к зачетам и экзаменам.

В целях более глубокого изучения дисциплины необходимо ознакомиться с технической документацией по двигателям и правилам их эксплуатации, материалами периодической печати.

Контрольную работу курсант делает самостоятельно, проработав соответствующие разделы курса и ответив на вопросы для самопроверки. Выполнять и оформлять ее следует согласно ЕСКД. Рекомендуется тщательно проверять правильность единиц измерения полученных данных. Ответы на вопросы должны быть краткими, точными и достаточно полными. Необходимо указывать источники информации.

Курсант вполне подготовлен к сдаче экзамена, если он разбирается в проделанных контрольных заданиях, лабораторных и практических занятиях, может обосновать последовательность выбора формул, принятых в расчётах коэффициентов и числовых величин, ответить на вопросы для самопроверки.

Для сдачи экзамена нужно уверенно воспроизводить выводы основных расчётных формул, объяснять физическую сущность описываемых формулами явлений, уметь по чертежам разбираться в конструкции деталей ДВС, уметь по схемам систем двигателя разбираться в их работе, знать основные положения правил технической эксплуатации, их теоретическую и техническую основу, а также вопросы охраны груда и техники безопасности при обслуживании судовых механизмов и систем.

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ДИСЦИПЛИНЫ

Тема 1. Общие сведения о судовых ДВС

1.1. Достоинства и недостатки ДВС. Основные требования к судовым ДВС.

1.2. Устройство и обслуживание ДВС и его систем

1.2.1. Конструкции деталей остова и деталей двигателя

1.2.2. Системы газообмена и наддува

1.2.3. Топливные системы ДВС

1.2.4. Топливовпрыскивающая аппаратура

1.2.5. Системы смазки

1.2.6. Системы охлаждения

1.2.7. Система сжатого воздуха, управления и аварийно-предупредительной сигнализации

1.3. Схемы работы четырех- и двухтактных ДВС. Рабочий цикл ДВС. Индикаторные диаграммы.

1.4. Идеальные циклы ДВС и их сравнение

Тема 2. Процессы газообмена в ДВС

Тема 3. Процесс сжатия

Тема 4. Топливо для судовых ДВС

Тема 5. Процесс подачи и впрыскивания топлива

Тема 6. Смесеобразование

Тема 7. Процесс сгорания топлива

Тема 8. Процесс расширения

Тема 9. Индикаторные и эффективные показатели ДВС

Тема 10. Тепловой баланс ДВС

Тема 11. Экологические характеристики ДВС

Тема 12. Наддув судовых ДВС

Тема 13. Эксплуатационные характеристики судовых ДВС

13.1. Общие сведения. Механическая и тепловая напряженность ДВС.

13.2. Внешние характеристики ДВС

13.3. Ограничительные характеристики ДВС

13.4. Винтовые характеристики ДВС

13.5. Нагрузочные характеристики ДВС

13.6. Регуляторные характеристики ДВС

13.7. Универсальные характеристики ДВС

13.8. Регулировочные характеристики ДВС

Тема 14. Регулировка судовых ДВС

Тема 15. Неустановившиеся режимы работы ДВС

Тема 16. Работа судовых ДВС в особых условиях

Тема 17. Диагностирование и испытания судовых ДВС

Тема 18. Динамика, уравновешенность и крутильные колебания ДВС

ИЗУЧЕНИЕ ТЕМЫ 1

Наименование темы, краткое содержание материала:

Тема 1. Общие сведения о судовых ДВС

1.1. Достоинства и недостатки ДВС. Основные требования Морского Регистра к судовым ДВС.

1.2. Устройство ДВС

1.2.1. Конструкция деталей остова и деталей двигателя. Эксплуатация, обслуживание, требования Морского Регистра.

1.2.2. Системы газообмена и наддува. Эксплуатация, обслуживание, требования Морского Регистра.

1.2.3. Топливные системы ДВС. Эксплуатация, обслуживание, требования Морского Регистра.

1.2.4. Топливовпрыскивающая аппаратура (топливные насосы высокого давления, форсунки). Эксплуатация, обслуживание, требования Морского Регистра.

1.2.5. Системы смазки: циркуляционная, лубрикаторная, с сухим картером, с мокрым картером. Эксплуатация, обслуживание, требования Морского Регистра.

1.2.6. Системы охлаждения. Эксплуатация, обслуживание, требования Морского Регистра.

1.2.7. Система сжатого воздуха, управления и аварийно-предупредительной сигнализации. Требования Морского Регистра.

1.3. Схемы работы четырех- и двухтактных ДВС без и с наддувом. Процессы, происходящие в течении рабочего цикла ДВС. Индикаторные диаграммы.

1.4. Идеальные циклы ДВС. Определение, циклы с изобарным, изохорным и смешанным подводом теплоты. Их сравнение.

Литература: [1, с.5-38, 235-295], [2, с.6135], [3, с.4-38].

Методические указания:

В результате изучения материала введения курсанты должны твердо усвоить, что поршневые двигатели внутреннего сгорания играют в судовой энергетике главную роль.

В условиях исчерпания мировых запасов углеводородного топлива определяющим критерием при выборе источников энергии для судовой силовой установки выступает степень совершенства преобразования тепловой энергии в работу, т. е. их коэффициенты полезного действия. Однако только правильный выбор и установка наиболее экономичного источника энергии на промысловом судне еще не определяют действительного экономического эффекта в широком диапазоне режимов и времени эксплуатации. Следует обратить внимание на то преимущество двигателей внутреннего сгорания перед другими известными источниками энергии, которое выражается в возможности сохранения высоких экономических показателей в течение всего ресурса. Важно также понять, что только грамотная эксплуатация судовых двигателей и их систем определяет экономичную работу силовой установки в целом.

При изучении темы следует получить ясное представление о принципах и схемах работы двигателей внутреннего сгорания. Особое место необходимо уделить физической сущности и последовательности процессов и явлений в схемах работы четырех- и двухтактных судовых дизелей.

Полезно перед проработкой материала темы повторить раздел «Газовые циклы» курса «Термодинамика». В ходе работы над литературой следует тщательно изучить приводимые схемы и рисунки и начертить свои, которые поясняют изучаемый материал и дают ясное представление о протекании процессов газообмена, сжатия, сгорания и теплообмена в цилиндрах дизелей по индикаторным диаграммам и круговым диаграммам газораспределения и топливоподачи. Необходимо научиться строить и уметь объяснять протекание процессов не только в координатах «давление - объем», но и в координатах «давление - угол ПКВ». Начинают построение цикла двигателя в координатах «давление - угол ПКВ» с нанесения кривой давления в зависимости от угла поворота коленчатого вала без подачи топлива, а затем на нее накладывают кривую давлений, обусловленную подачей топлива и процессом сгорания.

Важно понять, что полнота индикаторной диаграммы определяется теплотворной способностью горючей смеси, т. е. соотношением масс воздуха и топлива, характеристиками воздушного заряда и вносимого в цилиндр топлива согласно выражению

Так как значения Q_н и L₀ для данного вида топлива не меняются, теплотворная способность горючей смеси, а следовательно, и полнота индикаторной диаграммы, зависят только от величины коэффициента избытка воздуха при сгорании, который определяется отношением действительного количества воздуха в цилиндре к теоретически необходимому количеству воздуха для полного сгорания поданного в цикле количества топлива.

При изучении тем, связанных с конструкцией узлов и систем двигателя, следует придерживаться следующей схемы работы. Основываясь на своем практическом опыте и ранее полученных знаниях, выполните анализ конструкции узлов и деталей двигателя, т. е. перечислите письменно или устно все их элементы. Рекомендуется в процессе изучения элементов выполнять их эскизы, схемы или технические рисунки, что способствует прочному закреплению материала. При этом следует уяснить смысл всех конструктивных элементов, которые отличают геометрию детали от идеальной. Например, в конструкции поршня имеются отверстия для прохода масла, для ввертывания рымов при демонтаже и т. д.

Изучив конструкцию деталей, узлов какого-либо конкретного двигателя, переходят к нахождению их конструктивных отличий в других типах дизелей. Затем изучают условия работы детали, места и причины ее наибольших износов или повреждений в процессе эксплуатации; требования Правил Регистра к техническому состоянию и условиям эксплуатации; номенклатуру материалов, из которых изготавливаются конструкции деталей и узлов. В заключение необходимо уяснить места расположения опасных сечений.

Вопросы для самопроверки:

1. Охарактеризуйте основные этапы развития двигателей внутреннего сгорания.

2. Почему в составе судовых энергетических установок в основном применяются поршневые двигатели внутреннего сгорания?

3. Почему судовые дизельные установки характеризуются наибольшей экономичностью?

4. Какие требования предъявляются к судовым двигателям?

5. Что следует понимать под технической эксплуатацией, техническим использованием и обслуживанием?

6. В чем заключается специфика эксплуатации двигателей на промысловых судах и транспортных судах?

7. Изобразите и поясните протекание процессов в идеальном цикле двигателя.

8. Изобразите в координатах p-V и p-j циклы четырех- и двухтактного двигателей.

9. Изобразите круговые диаграммы газораспределения и топливоподачи четырех- и двухтактных дизелей, объясните порядок и условия работы клапанов.

10. Чем отличается внутреннее смесеобразование от внешнего?

11. Почему в дизелях не применяют внешнего смесеобразования?

12. В каких пределах изменяется коэффициент избытка воздуха при сгорании в дизелях, карбюраторных двигателях на режимах холостого хода и номинальной мощности?

13. Почему сгорание в дизелях реализуется при повышенных коэффициентах избытка воздуха?

14. Изобразите конструкцию коленчатого вала и его элементов.

15. Выполните анализ конструкций группы движения тронкового двигателя.

16. Выполните анализ конструкции группы движения крейцкопфного двигателя.

17. Назовите наиболее изнашиваемые элементы деталей группы движения.

18. Перечислите материалы, которые применяются при изготовлении деталей группы движения.

19. Поясните расположение опасных сечений в деталях, приведите расчетную схему деталей на прочность.

20. Приведите типичные схемы систем, обслуживающих работу судового ДВС.

ИЗУЧЕНИЕ ТЕМ 2 – 8

Наименование темы, краткое содержание материала:

Тема 2. Процессы газообмена в ДВС

Фазы газообмена. Процессы наполнения и выпуска. Особенности газообмена в двухтактных ДВС. Схемы продувки цилиндра. Параметры и показатели газообмена. Влияние конструкции и эксплуатационных факторов на показатели газообмена.

Тема 3. Процесс сжатия

Назначение процесса сжатия. Характер теплообмена при сжатии. Расчет процесса сжатия. Степень сжатия. Влияние степени сжатия на показатели ДВС.

Тема 4. Топливо для судовых ДВС

Состав и физико-химические свойства топлива. Требования к топливу. Сорта топлива.

Тема 5. Процесс подачи и впрыскивания топлива

Совместная работа ТНВД и форсунки. Диаграммы изменения давления топлива в них в процессе впрыска. Параметры и характеристики подачи топлива в цилиндр. Влияние различных факторов на впрыскивание топлива и рабочий процесс ДВС.

Тема 6. Смесеобразование

Определение и назначение способы и особенности смесеобразования. Типы камер сгорания, их достоинства и недостатки. Влияние различных факторов на качество смесеобразования.

Тема 7. Процесс сгорания топлива

Термохимические параметры сгорания: количество воздуха для сгорания, коэффициент избытка воздуха для сгорания. Термодинамические параметры сгорания: состав и количество продуктов сгорания, коэффициенты молекулярного изменения, коэффициент использования теплоты. Уравнение сгорания. Расчет параметров рабочего тела при сгорании. Динамика процесса сгорания.

Тема 8. Процесс расширения

Характер теплообмена при расширении. Догорание топлива, потери теплоты, расчет процесса расширения.

Литература: [1, с.24-58, 75-155], [2, с.136-162, 188-223], [3, с.39-138].

Методические указания:

Для глубокого уяснения физических явлений, происходящих при газообмене в двигателях, рекомендуется повторить соответствующие разделы курсов «Термодинамика» и «Гидравлика». На основе этих знаний следует разобраться в принципиальных схемах газовоздушных трактов дизелей, их расходных гидравлических характеристиках.

В современных двигателях с наддувом воздуху придается все большая роль как средству для охлаждения элементов камеры сгорания во время продувки или перекрытия клапанов. Поэтому любое изменение в сторону уменьшения его расхода через двигатель при данных цикловых подачах топлива влечет повышение теплотворной способности горючей смеси в процессе сгорания и понижение охлаждающего эффекта в процессе газообмена, что приводит к тепловой перегрузке стенок цилиндропоршневой группы. Избыток продувочного воздуха по отношению к массе воздушного заряда, оставшегося в цилиндре двигателя, оценивается коэффициентом продувки.

Важнейшей характеристикой качества заполнения рабочего цилиндра воздухом служит коэффициент наполнения, который в основном зависит от гидравлических сопротивлений газовоздушного тракта дизеля. Другой важной характеристикой качества газообмена является коэффициент остаточных газов. Следует сопоставить различные схемы продувки двухтактных дизелей с их диаграммами «время - сечение» и проанализировать реализуемый в каждом случае коэффициент остаточных газов.

При изучении процесса сжатия следует учитывать возникающий теплообмен газов со стенками рабочего цилиндра. Перед изучением темы рекомендуется обратиться к разделу «Термодинамические процессы» курса «Термодинамика» и повторить адиабатные и политропные процессы. После изучения материала полезно на графиках в координатах p-V качественно изобразить адиабатный процесс сжатия, затем политропный и реальные процессы сжатия в двигателе. По мере износа элементов цилиндропоршневой группы увеличивается протечка газов из цилиндра, что влияет на конечные параметры процесса сжатия. Как правило, в эксплуатации эта протечка не должна превышать 2—3% от массы рабочей смеси.

Величину степени сжатия у двигателя принимают такой, чтобы к моменту подачи топлива обеспечивалась температура газов, превышающая на 150-200° температуру его воспламенения. Так как протекание процесса сжатия в дизелях определяется относительной поверхностью теплообмена камеры сжатия, то у малоразмерных дизелей значения степеней сжатия, при которых могут быть получены достаточно высокие термодинамические и механические КПД, принимают ближе к верхней границе диапазона. Кроме этого, у дизелей с наддувом выбор степени сжатия осуществляется с учетом условия надежного их запуска.

Мощность и экономические показатели двигателей определяются эффективностью процессов подготовки топлива, смесеобразования и сгорания. Важно понять, что чем качественнее организованы эти процессы в условиях стесненного объема камеры сгорания двигателя, тем меньший избыток воздуха требуется для обеспечения полного и быстрого сгорания, а следовательно, выше теплотворная способность горючей смеси и экономичнее цикл. При изучении материала темы необходимо видеть связь теории изучаемых процессов и явлений с практикой эксплуатации двигателей. Этого можно достичь путем сопоставления и тщательного анализа процессов изменения давления топлива перед форсункой, хода клапана распылителя, коэффициентов выделения и использования тепла, давления и температуры на ходах сжатия и сгорания путем наложения их графиков по углу поворота коленчатого вала (ПКВ). Изучив протекание этих процессов в нормальных условиях, следует перейти  к их тщательному анализу при изменении моментов подачи топлива, качества смесеобразования, формы и размеров элементов топливной аппаратуры и цилиндропоршневой группы ДВС.

В целях достижения высокого термического КПД в цикле важно обеспечить определенное соотношение между долями тепла, подведенными при V=const и p=const, что предопределяет сравнительно узкий диапазон изменения степеней повышения давления и предварительного расширения. В действительном цикле дизеля некоторая часть тепла продолжает выделяться на линии расширения. Таким образом, при расчете параметров рабочего тела в конце процесса расширения приходится учитывать подвод тепла от догорания топлива и отвод его в стенки цилиндра. Рассмотрение полного баланса энергий на основе первого закона термодинамики позволяет определить показатель политропы и параметры газов в конце процесса расширения.

При изучении связи температуры выпускных газов с параметрами цикла следует учитывать, что в условиях эксплуатации дизелей измеряемая температура выпускных газов за цилиндром только в малой степени является аналогом расчетной. Пульсирующий характер потока газов, инерционность термометра и корпуса, условия теплообмена в неоднородном потоке газов — все это искажает и вносит неопределенность в измеряемый уровень температур за цилиндром двигателя.

Вопросы для самопроверки:

1. Чем определяются фазы работы клапанов в четырехтактном двигателе?

2. В чем смысл охлаждения воздуха в охладителе?

3. Изобразите и поясните протекание гидравлической характеристики двигателя при изменении его частоты вращения и нагрузки.

4. Охарактеризуйте фазы газообмена в дизеле.

5. Изобразите и поясните диаграммы носовых ходов в ДВС при отклонении фаз газообмена от оптимальных.

6. Дайте определение и поясните физическую сущность коэффициентов остаточных газов, продувки, наполнения.

7. Выполните численный анализ влияния эксплуатационных и режимных параметров на значения коэффициентов наполнения и избытка воздуха при сгорании.

8. Проанализируйте и сравните различные схемы газообмена в двухтактных дизелях.

9. Почему применение наддува требует изменения фаз газораспределения в двигателе?

10. Каким образом можно определить значение коэффициента наполнения опытным путем?

11. Что называют действительной и полной степенью сжатия и какова связь между ними?

12. Чем определяются значения показателя политропы сжатия?

13. Выведите формулу для определения показателя политропы сжатия.

14. Какие эксплуатационные факторы и каким образом влияют на параметры рабочего тела в цилиндре двигателя в конце сжатия?

15. Как осуществить контроль и регулирование степени сжатия в эксплуатации?

16. Как техническое состояние цилиндропоршневой группы оказывает влияние на параметры рабочего тела в конце процесса сжатия?

17. Перечислите важнейшие физико-химические свойства топлив, которые оказывают влияние на процессы распыления, смесеобразования, воспламенения и сгорания.

18. Поясните формулу определения теоретически необходимого количества воздуха для сгорания топлива.

19. Чем определяется период задержки самовоспламенения топлива в камере сгорания двигателя?

20. Чем характеризуется качество процесса распиливания топлива?

21. В чем заключается трудность сжигания тяжелых топлив в дизелях?

22. Назовите основные фазы процесса сгорания. Чем они характеризуются?

23. Какие параметры характеризуют динамичность цикла, как их определить в процессе эксплуатации?

24. Что характеризуют коэффициенты выделения и использования тепла в цикле двигателя?

25. Выполните анализ влияния профиля кулачка топливного насоса, угла опережения подачи, способы регулирования подачи топлива и других эксплуатационных факторов на протекание процессов топливоподачи, газообмена, смесеобразования и сгорания.

26. Охарактеризуйте методы контроля и регулировки процессов сгорания и расширения в эксплуатации.

ИЗУЧЕНИЕ ТЕМ 9 – 11

Наименование темы, краткое содержание материала:

Тема 9. Индикаторные и эффективные показатели ДВС

Среднее индикаторное давление. Индикаторная мощность. Уравнения индикаторной мощности. Удельный и индикаторный расход топлива и КПД. Механические потери в ДВС. Эффективные показатели ДВС. Уравнения эффективной мощности. Значения показателей современных ДВС. Методы повышения мощности ДВС.

Тема 10. Тепловой баланс ДВС

Определение, схема, анализ составляющих теплового баланса. Способы утилизации тепловых потерь.

Тема 11. Экологические характеристики ДВС

Токсичность, дымность, вибрация и шум. Требования. Влияния различных факторов. Способы снижения вредного воздействия.

Литература: [1, с.59-74, 296-300], [2, с.163-187, 253-260], [3, с.312-316].

Методические указания:

Рассмотрев рабочие циклы двух- и четырехтактных дизелей, можно перейти к анализу обобщенного расчетного цикла дизеля, который отличается от его идеального цикла. Степень такого отличия характеризуется относительным КПД. Расчетный цикл дизеля в координатах p-V описывает площадь, которая характеризует произведенную в нем полезную работу. Отношение этой работы к подведенному количеству тепла в цикле определяет его индикаторный КПД.

Таким образом, индикаторный КПД характеризует совершенство превращения тепловой энергии от сгорания топлива в цикле в механическую энергию на поршне.

Важным показателем работы цикла является среднее индикаторное давление, т. е. такое среднее условное постоянное давление, которое при рабочем ходе поршня создает такую же работу, как и действительные переменные давления. Значения среднего индикаторного давления определяются на основе записанных действительных индикаторных диаграмм дизеля. Понятие среднего индикаторного давления пришло в теорию двигателей от паровых поршневых машин, оно наглядно характеризует реализованные в цикле энергетические возможности преобразования тепла в работу и позволяет определить индикаторную мощность двигателя.

Индикаторная мощность двигателя – это суммарная секундная работа газов в цилиндрах, реализуемая на поршнях. Превращение возвратно-поступательного движения во вращательное требует расхода механической энергии на обслуживание систем двигателя и на трение. Поэтому мощность двигателя, которую он способен передать потребителю, т. е. мощность на фланце отбора мощности, называют эффективной. По разности индикаторной и эффективной мощностей судят о мощности механических потерь. Эффективная мощность двигателя определяется опытным путем, например, по крутящему моменту и частоте вращения. Эту мощность можно также определить по аналогии с индикаторной, используя понятие среднего эффективного давления, т. е. такого условного постоянного среднего давления, которое на рабочем ходе поршня определяет эффективную мощность двигателя. Значения средних индикаторных и эффективных давлений, цилиндровой и литровой мощностей позволяют составить представление о форсировке рабочего процесса в двигателе. Наиболее эффективным способом форсирования дизелей является наддув, т. е. увеличение плотности воздушного заряда в цилиндре с целью сжигания повышенных цикловых подач топлива.

Изучая тепловой баланс ДВС, следует обратить внимание на его схематичное изображение, состав и количество тепловых потерь. Особенностью ДВС с наддувом является о, что часть энергии, потерянной с выпускными газами, вновь возвращается в двигатель в виде сжатого воздуха.

По характеру воздействия на окружающую среду и организм человека все компоненты выпускных газов двигателей условно делятся на шесть групп. В первую группу включают нетоксичные вещества: азот, углекислый газ, водород, кислород и водяной пар. В остальных группах наиболее токсичными веществами выпускных газов являются окись углерода, окислы азота и серы, углеводороды, альдегиды и сажа. Следует помнить, что сажа, которая состоит из частиц твердого углерода, сама не представляет опасности для организма человека. Находясь в воздухе в виде аэрозолей, она адсорбирует на себе канцерогенные вещества, которые действуют на живые клетки сильнее, чем в чистом виде. Выбросы дизеля, являясь более чистыми по отношению к бензиновым двигателям, могут содержать повышенное количество сажи и тем самым наносить вред окружающей среде.

Необходимо внимательно изучить факторы, влияющие на выход токсичных веществ в отработавших газах судовых дизелей, особенно те, на которые можно воздействовать в процессе эксплуатации двигателей. При этом нужно отметить качество работы и техническое состояние топливной аппаратуры, работу дизелей с перегрузкой и др.

Вопросы для самопроверки:

1. Что характеризуют индикаторный, эффективный, механический и относительный КПД?

2. Рассчитайте среднее индикаторное давление по действительной индикаторной диаграмме.

3. Дайте определение индикаторного и эффективного расходов топлива.

4. Назовите показатели форсирования дизелей.

5. Чем определяется мощность, развиваемая двигателем?

6. Запишите формулы мощности через среднее эффективное давление, цикловую подачу топлива, крутящий момент и другие.

7. Оцените количественно различные способы повышения мощности конкретного двигателя.

8. Нарисуйте и поясните схему теплового баланса ДВС.

9. Перечислите компоненты выпускных газов дизелей и отметьте наиболее токсичные.

10. Как оценивается токсичность выпускных газов?

11. Перечислите конструктивные факторы, которые влияют на токсичность выбросов дизелей.

12. Перечислите пути снижения токсичности выпускных газов при эксплуатации судовых энергетических установок.

13. Перечислите наиболее токсичные компоненты выпускных газов дизелей.

14. Объясните механизм образования в дизеле токсичных веществ: окиси углерода, окислов азота и серы, сажи.

ИЗУЧЕНИЕ ТЕМЫ 12

Наименование темы, краткое содержание материала:

Тема 12. Наддув судовых ДВС

Механический, газотурбинный и комбинированный способы наддува. Импульсная и изобарная системы наддува. Особенности наддува четырех- и двухтактных ДВС. Энергетический и массовый балансы системы наддува. Необходимость согласования характеристик турбокомпрессора и газовоздушного тракта ДВС.

Литература: [1, с.156-183], [2, с.224-235], [3, с.107-138].

Методические указания:

Наиболее эффективным способом форсирования дизелей является наддув, т. е. увеличение плотности воздушного заряда в цилиндре с целью сжигания повышенных цикловых подач топлива. Изучая схемы наддува, важно понять, что более экономичная работа комбинированного двигателя обеспечивается при поддержании переменного давления перед турбиной. Использование не только потенциальной, но и кинетической энергии выпускных газов позволяет увеличить мощность турбины в импульсных схемах наддува. Однако пульсирующий характер течения газов через проточную часть турбины приводит к несколько ухудшенным экономическим показателям таких схем при применении высоких и сверхвысоких давлений наддува.

Низкий уровень энергии выпускных газов у двухтактных дизелей делает необходимым применение смешанных схем наддува. Использование таких схем усложняется тем обстоятельством, что в значительный период времени, который отводится у двухтактных дизелей на продувку, выпускной коллектор сообщается с продувочным ресивером, поэтому на качестве газообмена сказывается степень совершенства доводки системы, ее согласование с работой цилиндра и газотурбонагнетателя. В эксплуатации такие схемы чувствительны к закоксованию выпускных окон цилиндров, отложениям в коллекторах и проточной части ГТН, противодавлениям на выпуске.

Устойчивая и надежная работа судовых двигателей с наддувом обеспечивается выполнением условий согласования гидравлической характеристики продувочно-выпускного тракта с характеристикой агрегата наддува. Важно понять, что такое согласование возможно только при условиях поддержания КПД газотурбокомпрессора не ниже определенного значения, которое определяется располагаемыми температурными напорами потоков газов и воздуха на входе и выходе из агрегатов. Следует усвоить расчетную схему согласования и понять взаимосвязь параметров двигателя и агрегата наддува при их работе на различных режимах. В этих целях следует попытаться самостоятельно в координатах Рк-Gв изобразить изменение характеристик газотурбокомпрессора в условиях эксплуатации при ухудшении качества поверхностей в его проточной части, механического КПД, а далее наложить на них гидравлические характеристики двигателя при работе по различным характеристикам. Такой анализ позволит усвоить, что с ухудшением технического состояния газотурбокомпрессора снижается запас по помпажу и это может привести к неустойчивой работе двигателя с наддувом.

Только усвоив материал темы на примере четырехтактного двигателя, можно переходить к изучению условий совместной работы агрегатов продувки и наддува в системах газообмена двухтактных дизелей.

Вопросы для самопроверки:

1. В чем принципиальное отличие различных схем наддува, каковы их преимущества и недостатки?

2. Изобразите и поясните характеристики приводных нагнетателей и газотурбокомпрессоров.

3. Как меняются характеристики приводных нагнетателей и газотурбокомпрессоров при ухудшении их технического состояния?

4. Изобразите и объясните гидравлические расходные характеристики двух- и четырехтактных двигателей.

5. Как изменяются расходные характеристики двигателя при работе на винт, при постоянной частоте вращения, при постоянной цикловой подаче топлива?

6. Чем определяются условия согласования двигателя и агрегата наддува?

7. Приведите расчетную схему системы газообмена двигателя с наддувом.

ИЗУЧЕНИЕ ТЕМ 13 – 17

Наименование темы, краткое содержание материала:

Тема 13. Эксплуатационные характеристики судовых ДВС

13.1. Общие положения и понятия. Градация мощности ДВС. Механическая и тепловая напряженность ДВС: понятия и критерии (показатели) напряженности.

13.2. Внешние характеристики ДВС. Понятие, виды, характер изменения параметров ДВС при работе по внешней характеристике.

13.3. Ограничительные характеристики ДВС. Понятие, назначение, виды.

13.4. Винтовые характеристики ДВС. Понятие, виды, особенности. Характер изменения параметров ДВС при работе по винтовой характеристике.

13.5. Нагрузочные характеристики ДВС. Понятие, особенности. Характер изменения параметров ДВС при работе по нагрузочной характеристике.

13.6. Регуляторные характеристики ДВС. Понятие виды. Характер изменения параметров ДВС при работе по регуляторной характеристике. Виды регуляторов частоты вращения, основные требования к ним.

13.7. Универсальные характеристики. Понятие, назначение, пример.

13.8. Регулировочные характеристики. Понятие, назначение, пример.

Тема 14. Регулировка судовых ДВС

Назначение, регулируемые и контролируемые параметры ДВС. Статическая регулировка: механизма газораспределения, топливной аппаратуры, камеры сжатия, лубрикаторов. Динамическая регулировка. Обеспечение равномерной нагрузки по цилиндрам ДВС.

Тема 15. Неустановившиеся режимы работы ДВС

Понятие, отрицательные последствия. Режимы пуска, прогрева и остановки ДВС.

Тема 16. Работа судовых ДВС в особых условиях

Работа главных двигателей при движении судна на мелководье, при волнении моря, при реверсировании гребного винта. Работа ДВС при реверсировании гребного винта. Работа ДВС при отключении цилиндров, при аварийном состоянии турбокомпрессора. Влияние параметров окружающей среды на работу ДВС.

Тема 17. Диагностирование и испытания судовых ДВС

17.1. Основы диагностирования судовых ДВС. Понятие, задачи и общие принципы диагностирования. Контроль работы ДВС.

17.2. Испытания судовых ДВС. Общие положения. Виды и краткие характеристики испытаний. Стандартные условия окружающей среды.

Литература: [1, с.301-364], [2, с.235-252, 260-278], [3, с.139-226, 324-337].

Методические указания:

В начале изучения этого материала рекомендуется составить полную классификацию характеристик двигателей, получить ясное представление об условиях работы двигателей и выборе определяющих параметров в качестве аргументов для графического представления характеристик. Изучать характеристики ДВС необходимо в следующей последовательности:

1) понять и заучить определение характеристики ДВС;

2) составить представление о порядке нагружения и управления двигателем и его элементами при снятии характеристики;

3) изучить закономерности изменения комплекса параметров двигателя, находящегося в хорошем техническом состоянии:

- цикловая подача топлива;

- давление воздуха перед впускными органами;

- коэффициент избытка воздуха при сгорании;

- температура в определяющих точках цикла, деталей ЦПГ, тепловая напряженность;

- индикаторный, механический и эффективный КПД ДВС;

- удельный и абсолютный расход топлива;

- среднее индикаторное давление;

- мощность механических потерь;

- эффективная мощность;

- задержка воспламенения топлива и максимальное давление в цикле;

- механические нагрузки на основные детали КШМ двигателя и подшипники;

4) изучить в той же последовательности отклонения в закономерностях изменения параметров двигателя при влиянии важнейших эксплуатационных факторов и ухудшении технического состояния двигателя: износы деталей и узлов; заносы компрессоров и турбин; отложение нагара и накипи в полостях; сорт и свойства топлива; метеоусловия и температуры охлаждающих сред.

Изучая данную тему, следует понять, что глубокое и полное знание характеристик дизелей является необходимым условием грамотной эксплуатации судовых энергетических установок.

Современное развитие судовой энергетики определяет ряд специфических требований к конструкции, параметру и надежности устанавливаемых дизелей. Изучив эти требования, нужно отметить те из них, которые имеют важное значение при выборе марок дизелей для энергетической установки промыслового судна, исходя из его специфики и промысловой схемы работы.

Тепловая и механическая напряженность дизеля является важнейшим фактором, который следует учитывать при эксплуатации силовой установки судна. При неграмотной эксплуатации тепловая и механическая перегрузка ДВС ведет к отказам и авариям.

Под тепловой напряженностью двигателя понимают совокупность факторов, которые обусловлены уровнями температур в деталях дизелей и величинами температурных перепадов на них. В число этих факторов входят тепловые напряжения в деталях из-за воздействия разных температур, нестационарных по циклу температурных колебаний на поверхностях элементов камеры сгорания, а также из-за превышения допустимых уровней температур, при которых нарушаются условия смазки на трущихся поверхностях, нагара и т. д. Необходимо внимательно разобраться в механизме воздействия каждого фактора и проследить, как этот механизм изменится при выработке двигателем ресурса.

Следует изучить температурные поля в основных элементах ЦПГ двигателя, обратив внимание на важные зоны, уровни температур в которых определяют надежность работы: огневое днище крышки цилиндра, верхняя часть цилиндровой втулки, центр днища поршня, выхлопной клапан, первая канавка уплотнителького кольца поршня.

Уровень тепловой напряженности двигателя может быть оценен через значения удельного потока, поршневой и литровой мощности и других показателей. Однако более достоверно о работоспособности ЦПГ можно судить в настоящее время по замеренным температурам в характерных зонах, что достигается при термометрировании на стендах в процессе доводки или испытаний дизеля.

Важно понять связь показателей тепловой напряженности двигателей со значениями коэффициента избытки воздуха, средней скоростью поршня, диаметра цилиндра, уметь судить об ее уровне по значениям рабочих параметров.

Наиболее опасными для двигателя являются термические напряжения в его деталях, которые принимают особо опасные значения в период неустановившейся работы: при пусках, изменениях режимов, остановках и т. п. Важно понять механизм развития на неустановившихся режимах работы значительных дополнительных тепловых напряжений в основных деталях ЦПГ, которые ведут к появлению трещин в деталях, прогоранию поршней.

Особого внимания требуют вопросы, связанные с обкаткой двигателей. Необходимо учитывать, что неудовлетворительное проведение обкатки двигателя резко снижает его располагаемый ресурс и показатели надежности в эксплуатации.

Грамотная эксплуатация двигателей предполагает систематический контроль их работы и анализ изменения рабочих параметров по времени, поэтому необходимо тщательно изучить конструкцию, принципы работы приборов теплотехнического контроля работы ДВС и иметь ясное представление о их метрологических возможностях и условиях работы с ними. В последнее время функции анализа изменения рабочих параметров передаются специальным диагностическим системам СЭУ. Необходимо понять сущность их работы и иметь в виду, что применяющиеся в настоящее время системы диагностики обладают ограниченными возможностями.

В процессе эксплуатации двигатели, как и вся судовая энергетическая установка, неоднократно подвергаются различного рода испытаниям. Следует изучить все связанные с этой темой вопросы, обратив особое внимание на специальные виды аппаратуры, измерительные приборы и методы измерений в двигателях.

Вопросы для самопроверки:

1. Перечислите основные требования, которые предъявляются к судовым двигателям.

2. Какие специфические требования предъявляются к дизелям при их выборе и установке в качестве главных и вспомогательных двигателей?

3. Перечислите основные показатели надежности судовых двигателей.

4. Дайте определение характеристик ДВС и объясните условия их получения на двигателе.

5. Изобразите и объясните изменения параметров двигателя по его работе по основным характеристикам: внешней, винтовой, нагрузочной, регуляторной.

6. Объясните отклонения в протекании характеристик под влиянием различных эксплуатационных факторов.

7. Что представляют собой универсальные и регулировочные характеристики двигателя?

8. Чем определяется механическая и тепловая напряженность двигателя?

9. Что понимают под тепловыми напряжениями деталей?

10. Как меняются температуры стенок деталей в течение цикла двигателя?

11. Почему возникают трещины в деталях ЦПГ?

12. Покажите распределение температур в деталях ЦПГ, назовите диапазон изменения этих температур в важнейших зонах деталей.

13. Назовите основные показатели (критерии) механической напряженности и тепловой напряженности ДВС.

14. Как влияют форма деталей и их материалы на теплонапряженность ЦПГ?

15. Поясните понятие ограничительных характеристик ДВС. Начертите их.

16. Покажите связь между критериями напряженности и рабочими параметрами дизеля.

17. Объясните влияние эксплуатационных факторов на напряженность двигателя.

18. Как изменяется тепловая напряженность двигателя в процессе исчерпания его ресурса?

19. Каким образом можно ограничить тепловую напряженность двигателя в эксплуатации?

20. Назовите способы оперативного контроля тепловой напряженности двигателя в эксплуатации.

21. Чем опасны неустановившиеся режимы работы дизелей?

22. Каким образом снижают тепловые нагрузки на деталях двигателя при пусках, остановках?

23. Какие особенности имеет работа двигателя на швартовных режимах?

24. Что понимают под обкаткой двигателя, в чем ее сущность?

25. Каким образом производится обкатка главных, вспомогательных двигателей?

26. По каким признакам судят об окончании режима обкатки?

27. Перечислите приборы теплотехнического контроля работы ДВС и дайте их характеристики.

28. По каким параметрам и как оценивают качество работы двигателей и равномерность распределения мощности по цилиндрам?

29. Каким образом оценивают тепловую напряженность ЦПГ дизелей в процессе эксплуатации?

30. В чем заключается сущность систем технической диагностики дизелей, как осуществляется их работа?

31. Перечислите виды и методы испытаний судовых дизелей.

32. Какие специальные виды измерительной аппаратуры используются при испытаниях двигателей?

33. Как осуществляется приведение опытных данных испытаний к стандартным условиям?

ИЗУЧЕНИЕ ТЕМЫ 18

Наименование темы, краткое содержание материала:

Тема 18. Динамика, уравновешенность и крутильные колебания ДВС

18.1. Динамика ДВС. Допущения. Кинематика кривошипно-шатунного механизма (КШМ). Динамическая модель КШМ. Силовой анализ КШМ. Крутящие моменты на валу ДВС. Неравномерность вращения вала ДВС. Назначение и расчет маховика.

18.2. Уравновешенность ДВС. Понятие и причины неуравновешенности. Способы уравновешивания ДВС.

18.3. Крутильные колебания судовых ДВС. Понятие, причины и опасность крутильных колебаний. Виды колебаний крутильной системы – свободные, вынужденные, резонансные. Критические (опасные) частоты вращения ДВС. Совмещенная частотная диаграмма крутильных колебаний. Способы снижения крутильных колебаний.

Литература: [1, с.198-234], [2, с.279-306], [3, с.16-38].

Методические указания:

Перед изучением темы рекомендуется повторить кинематический анализ кривошипно-шатунного механизма, который изучался в курсе «Теория механизмов и машин». Необходимо научиться строить диаграммы сил в зависимости от угла поворота коленчатого вала. Следует обратить внимание на то, что движущие силы в двигателе зависят не только от сил давления газов, но и от сил инерции поступательно движущихся масс. Таким образом, в моменты пуска дизеля, когда эти силы инерции малы, силы давления газов оказывают максимальное воздействие на подшипниковые узлы группы движения.

Силовой анализ позволяет построить полярные диаграммы удельных давлений на мотылевые и рамовые шейки коленчатого вала, по которым можно судить об эпюрах износа шеек вала и работоспособности подшипников в двигателе.

Построение диаграмм суммарных касательных сил дает возможность оценить равномерность вращения коленчатого вала и подобрать размеры маховика. Равномерность вращения коленчатого вала судового двигателя является показателем качества вырабатываемой механической энергии, поэтому следует разобраться в зависимости неравномерности вращения вала двигателя от неравномерности распределения мощности по цилиндрам.

Далее следует выполнить анализ неуравновешенных сил инерции в одноцилиндровом отсеке двигателя и рассмотреть их действие по углу поворота коленчатого вала. Такой же анализ действия сил и моментов инерции на двигатель в процессе работы следует выполнить на примере двух- и трехцилиндрового отсеков. Для лучшего понимания рекомендуется изобразить действие неуравновешенных сил и моментов на шейки коленчатого вала в аксонометрии.

Важно понять, что неуравновешенные силы и моменты первого порядка действуют в вертикальной продольной плоскости двигателя синхронно с частотой его вращения, а силы и моменты второго порядка — в той же плоскости в два раза чаще, но в четыре-пять раз слабее, чем силы первого порядка. Неуравновешенные вращающиеся массы вызывают силы инерции в поперечных вертикальных плоскостях двигателя синхронно с частотой его вращения. Итогом суммарного воздействия неуравновешенных сил и моментов является общая вибрация двигателя и судового фундамента, дополнительные усилия на подшипники коленчатого валя. Следует обратить внимание на то обстоятельство, что величина критерия не зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Последовательное изучение материала помогает разобраться в методах определения неуравновешенных равнодействующих сил и моментов сил, во влиянии на их величину положения и массы маховика, отключения цилиндров и неравномерности распределения масс поступательно движущихся элементов по отсекам.

Необходимо понять методы уравновешивания сил и моментов сил, сущность которых заключается в искусственном создании с помощью дополнительных масс таких сил и моментов, которые способны уничтожить равнодействующие силы и моменты в двигателе.

Судовые многоцилиндровые двигатели в основной своей массе полностью уравновешены, что достигается определенным сочетанием порядка работы цилиндров и зеркальной заклинкой кривошипов на коленчатом валу, соблюдением равенства поступательно движущихся масс в отсеках, установкой противовесов. Однако при эксплуатации может возникать неуравновешенность и, как следствие, повышенная вибрация при отключении неисправного отсека двигателя, установке некомплектных деталей.

Изучение крутильных колебаний ДВС следует начинать с уяснения сущности возникновения свободных колебаний в простейших схемах, затем в многомассовой системе, к которой могут быть сведены конкретные конструкции валопроводов. Важно понять, что многомассовые системы могут иметь несколько собственных частот свободных колебаний, которые определяются сосредоточенными массами и податливостью участков вала.

В случае приложения постоянного крутящего момента к такой системе и постоянного момента сопротивлений крутильные колебания возникнуть не могут. Следует понять, что в системе передачи энергии «двигатель - валопровод - винт» имеются источники периодических изменяющихся моментов, которые обусловливают возникновение вынужденных крутильных колебаний. Так как вынужденные колебания от двигателя и винта имеют сложную форму, их удобно представить в виде суммы синусоидальных колебаний с кратной частотой. При совпадении главных и основных гармоник с частотой свободных колебаний системы вала возникают резонансные крутильные колебания, которые обусловливают появление чрезмерно опасных напряжений в конструкции вала. Необходимо уяснить сущность явлений при резонансе, условия и формы проявления крутильных колебаний в условиях эксплуатации промысловых судов.

Затем следует рассмотреть материал применительно к крутильной системе коленчатого вала дизеля, обратив внимание на то, что в такой системе могут возникнуть продольные или осевые колебания. Закрепить изучаемый материал рекомендуется по Правилам Регистра, а также при анализе расчетных схем, приводимых в литературе.

Вопросы для самопроверки:

1. Покажите направления действия сил на схеме КШМ двигателя.

2. Постройте диаграммы сил газов, инерции, движущих, нормальных, радиальных и касательных сил, а также крутящего момента, по углу поворота коленчатого вала.

3. Поясните методику построения полярных диаграмм (годографов) на мотылевые и рамовые шейки двигателя.

4. Каким образом можно уменьшить неравномерность вращения коленчатого вала в ДВС?

5. Почему значительная неравномерность вращения коленчатого вала двигателя недопустима при работе на генераторы постоянного или переменного тока?

6. Как влияют частота вращения, нагрузка, выключения цилиндров, неравномерность распределения мощности по цилиндрам на равномерность вращения коленчатого вала?

7. Перечислите неуравновешенные силы в одно-, двух- и трехцилиндровом ДВС.

8. Объясните причины возникновения неуравновешенных сил инерции первого и второго порядка.

9. Перечислите и объясните способы уравновешивания сил инерции в ДВС.

10. Объясните влияние маховика на уравновешенность двигателя.

11. Как оценить качество уравновешенности двигателя?

12. Как влияют отключение цилиндра, изменение веса движущихся деталей на уравновешенность двигателя?

13. Объясните природу возникновения свободных крутильных колебаний.

14. В чем выражаются особенности свободных колебаний при их возникновении в сложных многомассовых системах?

15. Что понимают под гармоническими составляющими возбуждающих моментов?

16. Как возникают резонансные колебания в валах?

17. Почему недопустима работа дизелей в зонах критических частот вращения?

18. Перечислите способы устранения крутильных колебаний и поясните их физическую сущность.

19. Чем опасны продольные колебания коленчатого вала двигателя?

20. Как осуществляется запись крутильных колебаний при испытаниях машинно-движительного комплекса?

21. В чем заключаются принципы подбора амортизаторов двигателей?

22. Во что преобразуется энергия крутильных колебаний?

23. Перечислите причины возникновения и способы устранения повышенных амплитуд крутильных колебаний в условиях эксплуатации судов.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Задание: выполнить проверочный расчет рабочего цикла судового ДВС с параметрами:

1. Марка ДВС – ________________

2. Агрегатная мощность           Ne = _______ кВт

3. Частота вращения                n = _______ об/мин

4. Давление наддува (абсолютное)    p_k = _______ МПа

5. Степень сжатия                      e = _______

Вариант исходных данных выбирается по таблице А.1, приведенной в приложении данных методических указаний. Номер варианта соответствует последним двум цифрам шифра зачетной книжки курсанта.

Пояснительная записка (отчет) должна содержать:

- Задание на контрольную работу

- Принципиальная схема судового ДВС

- Расчеты процессов газообмена, сжатия, сгорания и выпуска

- Расчет индикаторных и эффективных показателей ДВС

- Расчет параметров агрегатов наддува двигателя

- Расчет и построение индикаторных диаграмм ДВС (свернутой и развернутой)

- Круговая диаграмма фаз газораспределения двигателя

- Список литературы

Методические указания к выполнению контрольной работы:

Контрольная работа выполняется курсантами заочного отделения в первом семестре изучения данной дисциплины. Работа выполняется согласно настоящим методическим указаниям.

Контрольную работу курсант делает самостоятельно, проработав соответствующие разделы курса и ответив на вопросы для самопроверки. Выполнять и оформлять ее следует согласно ЕСКД. Текст работы должен быть кратким, точным, но достаточно полным. Необходимо указывать источники информации. Оформленная контрольная работа сдается на проверку, после которой устраняются замечания. Заключительным этапом является защита контрольной работы в форме собеседования с преподавателем.