Краткая теория. 1. Экспериментальные исследования рабочего цикла показывают, что основные параметры цикла находятся в сложной зависимости от скоростного режима

ФГОУ СПО «Волго-каспийский морской рыбопромышленный колледж»

1. Экспериментальные исследования рабочего цикла показывают, что основные параметры цикла находятся в сложной зависимости от скоростного режима, нагрузки и внешних условий. Характеристикой двигателя называется зависимость какого-либо основного показателя работы двигателя от другого показателя, изменения которого также влияют на работу двигателя.

2. Винтовой характеристикой двигателя называется зависимость между мощностью и числом оборотов двигателя при работе его на гребной винт постоянного шага, т.е.

 

Ре = f (n), э.л.с.

 

Винтовыми характеристиками судового двигателя будут также зависимости

 

Ре = f₂ (n), Ме = f₃ (n)

 

Так как между Ре, ре, Ме имеется аналитическая связь.

 

Точки винтовой характеристики можно получить при независимом возбуждении генератора.

Перед началом работы следует переключить генератор на независимое возбуждение и дать двигателю обороты первой точки характеристики (n= 250об/мин). Плавно возбуждая генератор, довести

 

мощность на выходе до Р_ген = Вт= 2,06 кВт

Таким же образом установить другие точки характеристики.

Двигатель, установленный на судне, должен при данном числе оборотов винта вырабатывать такую мощность, какую требует при этих оборотах винт, следовательно, характеристика двигателя в данном случае определяется характеристикой винта.

Для винта заданной геометрической формы, при определенной скорости корабля, крутящий момент, необходимый для вращения винта, изменяется почти по квадратной параболе в зависимости от числа оборотов, т.е.

 

М_в=С₁* n², где С₁- коэффициент, зависящий от конструкции винта, его материала, срезы и скорости корабля.

Мощность, потребляемая винтом:

 

Р_в=Р_е=

 

Так как , то Р_в=Р_е=Сn³

 

Необходимо вспомнить, что выражение для Р_е получено следующим образом.

Определение происходит при испытаниях двигателей и поглощении развиваемой мощности тормозом. Мощность, поглощаемая тормозом при силе сопротивления F(кг), действующей на окружности Дм и окружной скорости

 

v_t= (м/сек)

 

Р_е=

 

так как F*R=Me, P_e=

Таким образом, мощность двигателя, работающего на винт, изменяется примерно по кубической параболе.

Параметры номинального режима Р_ном и n_ном известны.

Тогда для любого числа оборотов судового главного двигателя:

 

Р_ех= Р_еном ()³, э.л.с. (1)

т.е. мощность при любых оборотах двигателя может быть определена по приведенному выше выражению.

Лабораторные испытания двигателя по винтовой характеристике сводятся к определению параметров рабочего процесса на определенных, заранее выбранных оборотах. Согласно уравнению (1), рассчитываем следующие точки винтовой характеристики для двигателя 4 NVD-24 (Р_еном=100 э.л.с., n_ном=750 об/мин)

 

точка 1 n₁=250 об/мин Ре₁=3,3 э.л.с.

точка 2 n₂=350 об/мин Ре₂=10 э.л.с.

точка 3 n₃=450 об/мин Ре₃=22 э.л.с.

точка 4 n₄=550 об/мин Ре₄=38,6 э.л.с.

точка 5 n₅=650 об/мин Ре₅=65,2 э.л.с.

точка 6 n₆=750 об/мин Ре₆=100 э.л.с.

 

В нашем случае дизель нагружается генератором постоянного тока. Основой для расчета мощности генератора будет формула

 

Р_ген =

Р_{ген –} мощность генератора, которая определяется по формуле Р_ген=Е*1*10^-3кВт,

 

где Е – напряжение (В)

I- сила тока (А)

η_п – к.п.д. передачи, который при последовательном соединении дизеля и генератора равен 1,

η_ген – к.п.д. генератора, который может быть принят равным 0,75 -0,80,

η_пр – к.п.д. проводников от генератора до распределительного щита, можно принять при коротких линиях равным 1.

 

Порядок выполнения работы:

Перед началом работы курсанты знакомятся с расположением приборов, методикой замеров, распределяются по местам.

Замеру подлежат следующие величины:

1. Расход топлива.

2. Показания приборов на контрольном щитке.

3. Число оборотов.

4. Температура выхлопных газов по цилиндрам.

5. Температура охлаждающей воды.

6. Температура масла.

7. Параметры цилиндров Pz и Pi.

Испытания двигателя начинаются после его прогревания. Двигатель медленно нагружается до нагрузки, например, первой точки характеристики. По сигналу руководителя одновременно производятся все замеры, причем число замеров должно быть не менее трех с пятиминутными интервалами, для одного режима. Результаты замеров вносятся в журнал наблюдений. Затем устанавливается режим второй и последующих точек винтовой характеристики и проводятся замеры.

 

Содержание отчета:

1. Схема расположения приборов на двигателе, их краткая характеристика.

2. Журнал наблюдений.

3. Графики, построенные на основании журнала наблюдений и отражающие, в зависимости от числа оборотов по винтовой характеристике, изменения:

а) эффективной мощности;

б) часового расхода топлива;

в) удельного расхода топлива;

г) t и P (кг/см²) выпускных газов;

д) Pz и Pi.

 

 

Заключительный контроль:

4. Что означает понятие «легкий» винт?

5. Что означает понятие «тяжелый» винт?

6. Пояснить понятие «нормальный» винт.

7. Какие признаки в работе двигателя свидетельствуют о том или ином качестве винта?

8. Покажите на графике как располагаются характеристики винтов, указанных в вопросах 1,2,3.

 

Литература:

1. Методические указания к выполнению лабораторных работ по специальности «СЭУ и их эксплуатация», 1985.

2. Возницкий И.В., Чернявская Н.Г. «Судовые двигатели внутреннего сгорания», 1974.