Таким образом, необходимо определять содержание воды в масле, устранять причины ее попадания в масло и обрабатывать его путем сепарирования в режиме пурификации. После обработки рекомендуется определить щелочное число и диспергирующую способность масла. Если содержание эмульгированной воды в масле не уменьшилось, то это свидетельствует либо о неисправности сепаратора, либо о постоянном поступлении воды в масло. В случае когда удаление воды затруднено, рекомендуется подогреть масло до 100 ... 105 °С, вода при этом частично испарится, глобулы воды укрупнятся и при последующем сепарировании процесс очистки будет более эффективным.
В условиях эксплуатации ОЩЧ масла сначала резко понижается (до 60 ... 70 % первоначального), затем стабилизируется и может оставаться постоянным на протяжении длительного времени. Это объясняется неизменностью содержания серы в топливе и расхода смазочного масла. Соотношение серы, конденсируемой в виде серной кислоты, и общего содержания серы в топливе для конкретного двигателя остается постоянным при эксплуатации его на установленных режимах. В этом случае дополнительная щелочность свежего масла нейтрализует количество серной кислоты, отлагающейся на стенках цилиндра, и таким образом обеспечивается постоянство ОЩЧ.
На ОЩЧ масла влияют также температура стенок цилиндров и расход масла. Понижение температуры стенок цилиндров влечет за собой снижение щелочности масла за счет повышенного расхода щелочи на нейтрализацию неорганических кислот. Максимальная вероятность образования кислоты и соответственно износа из-за коррозии возникает в цилиндре при температуре, которая примерно на 30 °С ниже точки росы кислоты. При этой температуре запаса щелочности масла может оказаться недостаточно. Точка росы кислоты в цилиндре понижается при уменьшении содержания серы в топливе, что видно из рис. 2.10. При нормальном потреблении масла (примерно 0,75 % расхода топлива) равновесные условия достигаются спустя 1 ... 2 тыс. ч после его замены. Масла с ОЩЧ 20 ... 30 могут использоваться при содержании серы до 3,5 % и малом его удельном расходе.
Понижение ОЩЧ до определенного предела обеспечивает защиту ЦПГ от коррозионного износа, но его может оказаться недостаточно для предотвращения нагароотложений. При увеличенных отложениях нагара на деталях ЦПГ следует повысить ОЩЧ, особенно при использовании тяжелого топлива. В случае если два последовательных анализа масла выявили значительное понижение ОЩЧ, следует выяснить причину и устранить ее.
Для продления срока службы масел в них вводятся специальные диспергирующие присадки, которые замедляют процесс загрязнения. При введении в масло диспергирующих присадок типа янтарных имидов нерастворимые в бензине вещества распадаются на мельчайшие частицы (меньше 1 мкм), которые не удаляются современными средствами очистки и циркулируют вместе с маслом. Срок службы масел судовых дизелей достаточно большой, поэтому содержание мелкодисперсных частиц может быть значительным. В связи с этим присадки для циркуляционных масел должны обладать средней диспергирующей способностью. Кроме того, такие присадки понижают способность к дисперсии содержащейся в масле воды, что уменьшает вероятность образования эмульсии. Если размер частиц более 3 мкм, то они могут быть удалены при сепарировании.
Для поддержания чистоты масла необходимо очищать его с первых часов работы, особенно при использовании масла с повышенной щелочностью, которое, как правило, обладает моющей способностью. Оно отмывает нагары, отложения, и общее количество загрязнений в масле увеличивается очень быстро. Если фильтры и сепараторы работают нормально, а количество загрязнений возрастает, то или масло выработало свой ресурс, или загрязнения поступают извне по каким-либо другим причинам (отмытые отложения, неудовлетворительная работа дизеля из-за плохого состояния ЦПГ или топливной аппаратуры).
4. Начертить эскиз охлаждаемого поршня крейцкопфного двигателя и объяснить его устройство
Поршень содержит головку, направляющую и удлиненный шток. На верхний торец штока надет податливый опорный колпак, причем шток входит в головку поршня до упора колпака в днище головки. Головка поршня содержит утонченное днище и удаленную от днища массивную удлиненную ступицу, имеющую большую поверхность контакта со штоком, что способствует отводу тепла от днища к штоку, а также позволяет применить для крепления головки к фланцу штока удлиненные болты. Такое выполнение позволяет упростить конструкцию поршня и снизить термическую напряженность днища.
Рис.5 - Эскиз охлаждаемого поршня крейцкопфного двигателя
Крейцкопфный поршень, содержащий головку, направляющую и шток, отличающийся тем, что на верхний торец штока надет податливый опорный колпак, причем шток входит в головку поршня до упора колпака в днище головки для подкрепления днища, а головка снабжена удаленной от днища ступицей, имеющей поверхность контакта со штоком для отвода тепла от днища к штоку и для применения болтов, крепящих головку к фланцу штока.
Общим недостатком известных крейцкопфных поршней является сложность их конструкции, требующая использования большого количества крепежных деталей, и сложность системы охлаждения головок поршней.
Задача изобретения - упростить конструкцию крейцкопфных поршней больших диаметров при снижении термической напряженности днища и кольцевого пояса.
Требуемый технический результат достигается разработкой конструкции поршня, в которой и направляющая и головка надеваются своими ступицами на утолщенную шейку штока и крепятся к фланцу штока удлиненными болтами.
Головка поршня садится на шток до упора в надетый на верхний торец штока колпак, имеющий микронную податливость под воздействием максимальных механических и термических нагрузок.
На чертеже схематично изображен крейцкопфный поршень предложенной конструкции в разрезе.
Данный поршень содержит шток 1 с надетым на верхний торец сферическим колпаком 2, головку 3 и направляющую 4, прикрепленные к фланцу штока удлиненными болтами 5.
Днище головки 3 через колпак 2 будет передавать на шток 1 значительную часть нагрузки рабочего хода поршня, а остальная часть нагрузки на шток 1 от ступицы головки 3 будет передаваться через фланец направляющей 4 на фланец штока.
Как показано на чертеже, головка 3 поршня предложенной конструкции содержит утонченное днище и значительно удаленную от днища массивную, удлиненную ступицу, имеющую большую поверхность контакта со штоком 1, что будет способствовать отводу тепла от днища и кольцевого пояса к штоку, а также позволяет применить для крепления головки 3 удлиненные болты 5.
Затягиванием болтов 5 должен создаваться некоторый предварительный натяг между колпаком 2 и днищем головки 3. Масляное охлаждение головки 3 возможно производить как способом разбрызгивания, так и взбалтыванием, что обеспечивает необходимый температурный уровень поршня.
Малое количество деталей крейцкопфного поршня с опорным колпаком, надежность крепления на штоке и рациональное распределение термической и механической нагрузки повысит надежность и увеличит рабочий ресурс данного поршня.
5. Начертите схему газотурбинного наддува при постоянном давлении, опишите его преимущества и недостатки
При газотурбинном наддуве для сжатия воздуха и его нагнетания в цилиндры используется часть энергии отработавших газов. Это позволяет частично утилизировать перепад между давлением в конце процесса расширения в цилиндре и атмосферным, что характерно для цикла с продолженным расширением. Конструкция элементов систем газотурбинного наддува проста. Суммарная масса этих элементов, как правило, не превышает 8% массы дизеля.
Мощность дизелей при применении газотурбинного наддува может быть повышена на 50% и более. Токсичность отработавших газов вследствие протекания процесса при большем коэффициенте, а меньшая, чем в дизеле без наддува. При надлежащей отработке конструкций и технологии, применении легированных материалов ресурс дизелей с газотурбинным наддувом может быть доведен до столь же высокого уровня, как и у дизелей без наддува. Стоимость двигателя, отнесенная к единице мощности, при наддуве будет меньшая. Этим определяется большая перспективность применения дизелей с газотурбинным наддувом в автомобильной технике. В то же время при больших преимуществах газотурбинного наддува его использование на автомобильных двигателях связано с преодолением существенных трудностей.
Сегодня в главных среднеоборотных двигателях предпочтение отдается наддуву при постоянном давлении газов перед турбиной, так как эта схема наддува конструктивно проще, а следовательно, и дешевле. Кроме того, достигается более высокий КПД газотурбокомпрессора. В двигателях, работающих в условиях быстроменяющихся нагрузок (дизель-генераторы), предпочтение в силу лучшей приемистости отдается импульсной схеме
Рис.6. Газотурбинный наддув при постоянном давлении
Постоянный газотурбинный наддув происходит при постоянном давлении газов перед турбиной (см. рис. 6). Продукты сгорания из всех цилиндров 1 направляются в один общий выпускной коллектор 7, в котором из-за его большого объема давление газа, несмотря на цикличность поступления, выравнивается и поддерживается на постоянном уровне рТ (рис. 6), определяемом количеством поступающего газа, его параметрами и пропускной способностью турбины.
Из коллектора газ поступает в одну или две турбины 3 (5 -- воздухоохладитель, 6--ресивер). При такой организации выпуска кинетическая энергия Е1 в турбине не используется, часть ее теряется на дросселирование газа в выпускных органах, на его перетекание из цилиндра в коллектор, а часть переходит в потенциальную составляющую; увеличивая ее на ДЕ2.
В итоге при наддуве с постоянным давлением располагаемая энергия Eпгтн =E2+ДE2. Постоянство потока газа в турбину, обусловленное pт= const, позволяет получить более высокие значения КПД турбокомпрессора (згтк = 66ч72 %), что в свою очередь дало возможность в современных двигателях полностью перейти на газотурбинные наддув, отказавшись от использования подпоршневых полостей качестве дополнительных компрессоров
Первоначально преимущества импульсного наддува были столь значительными, что наддув при постоянном давлении газов перед турбиной, за исключением особых случаев, например при последовательном включении механического компрессора и турбонагнетателя, практически не применялся.
Это было связано со сравнительно низкими тогда к. п. д. турбокомпрессоров, а также в связи с низкими степенями наддува, т. е. с низкими давлениями наддува, которые в процессе развития повышались лишь постепенно. Чем выше степень повышения давления в компрессоре и к. п. д. турбокомпрессора, тем большими преимуществами обладает наддув при постоянном давлении газов перед турбиной. В связи с этим в настоящее время этот способ находит все более широкое применение. Сопоставление расчета импульсного наддува и наддува при постоянном давлении газов перед турбиной.
Для двигателя наддув при постоянном давлении газов перед турбиной имеет следующие преимущества.
1. Более простую конструкцию трубопровода и поэтому более дешевый выпускной коллектор, лучшие возможности размещения трубопроводов, особенно при V-образной компоновке двигателя.
2. Меньшую работу, затрачиваемую поршнем на выталкивание газов, так как импульс давления на выпуске быстро уменьшается и не отражается от малого сечения соплового аппарата турбины. Вследствие этого достигается несколько лучший расход топлива при высоких средних эффективных давлениях.
3. Более равномерные параметры наддува независимо от числа цилиндров и более равномерное распределение воздуха по отдельным цилиндрам и при неблагоприятных для импульсного наддува числах цилиндров (5, 7 или 10). Следствием этого является более равномерная тепловая напряженность.
Недостатками системы наддува при постоянном давлении газов перед турбиной для двигателя являются следующие.
1. Равенство между давлением наддува и противодавлением достигается намного позднее, т. е. при более высоком среднем давлении, чем в случае импульсного наддува, вследствие чего при частичных нагрузках имеет место обратный поток газов.
2. Необходимый для продувки перепад давления несколько ниже и на режиме полной мощности, так как здесь давление в выпускном коллекторе во время периода продувки не опускается ниже средней величины, что имеет место при импульсном наддуве. Поэтому подача воздуха в цилиндр (при одинаковом перекрытии клапанов) за счет большего его количества, идущего на продувку, будет меньше.
3. Двигатель обладает худшей приемистостью по двум причинам: а) при частичных нагрузках энергия выпускных газов, подводимая к турбине, меньше из-за отсутствия пиков давления. Заполнение выпускного коллектора большого объема требует большего времени; б) содержание остаточных газов в цилиндре вследствие заброса газов из выпускного коллектора особенно увеличивается при частичных нагрузках и низкой частоте вращения. В связи с этим при заданном давлении наддува уменьшается наполнение цилиндра воздухом, скорее достигается граница дымления и уменьшается избыток мощности, необходимый для разгона.