Процесс прогрева дизеля

Режим работы после пуска до достижения дизелем установившегося теплового состояния, обеспечивающего надежную его эк­сплуатацию на полной нагрузке, называется прогревом.

Во время прогрева изменяются температуры стенок цилиндра, порш­ня, крышки и других деталей, их температурные напряжения, зазоры между сопряженными деталями (в особенности между втулками ци­линдров и поршнями, между штоками клапанов и направляющими), температура и вязкость смазочного масла, температура охлаждающей воды.

В начальный период работы дизеля рабочие газы нагревают холод­ные стенки цилиндров, их крышек и поршней. Это приводит не только к повышению температуры деталей, но и к возникновению разности температур между поверхностями, соприкасающимися с горячими га­зами и с охлаждающей жидкостью, т. е. к появлению температурных напряжений. Наибольшие температурные напряжения наблюдаются в крышке цилиндра и в поршне, что часто приводит к появлению тре­щин в этих деталях. Как показали исследования, установившееся теп­ловое состояние крышек, поршней и втулок цилиндров достигается у двигателей средней мощности при изменении режима работы на одну ступень (с малого на средний, со среднего на полный) за 4 – 6 мин.

В результате нагревания поршня и втулок изменяются их диаметры, и зазоры между ними. При повышении нагрузки на дизель температура поршня, особенно изготовленного из алюминиевого сплава, растет бы­стрее, чем температура втулки, омываемой холодной водой. Однако одновременное, хотя и неодинаковое тепловое расширение поршня и втулки обеспечивает сохранение зазора между ними и, как правило, да­же в случае довольно быстрого увеличения нагрузки при нормальной смазке и охлаждении поршня и втулки цилиндра задира поршня не происходит.

Для многих деталей, в том числе головных подшипников и поршней, смазочное масло одновременно выполняет функции охлаждающей жид­кости. Поэтому температурный режим смазки влияет на длительность периода прогревания дизеля и на износ деталей за этот период.

При низких температурах масло имеет высокую вязкость, и подача его к узлам трения затруднена. При температурах ниже + 10 ÷ 15 °С оно может совсем не поступать к смазывающим поверхностям или посту­пать в недостаточном количестве. Задержка подачи масла и малые скорости перемещения трущихся пар приводят к нарушению целостно­сти масляного слоя и к работе деталей в условиях полужидкостного или, в худшем случае, сухого трения, а следовательно к повышенным нагревам деталей и уменьшению зазоров между ними. Даже если при этом и не происходит задира поршня или расплавления подшипников, то износ трущихся деталей возрастает весьма значительно.

В зависимости от конструктивных особенностей масляной системы (объема масла в системе, перепуска его помимо холодильника и т.д.) продолжительность работы дизеля до достижения установившейся температуры масла различна. У быстроходных дизелей с небольшим объ­емом масла в системе она составляет 25 – 35 мин, у тихоходных дизе­лей средней мощности с маслосборниками 60 – 90 мин и более.

Надежная работа дизеля на полной мощности обеспечивается в до­вольно широком диапазоне температур масла - от минимально необхо­димой до установившейся, при соблюдении условия поступления требуе­мого количества его ко всем смазываемым поверхностям.

Минимальная температура масла зависит как от его свойств, так и от конструктив­ных особенностей дизеля.

Низкая температура охлаждающей воды увеличивает температур­ные перепады и напряжения в деталях дизеля, задерживает стабили­зацию зазоров нагревающихся деталей. Поэтому работа дизеля с повы­шенной нагрузкой при низкой температуре охлаждающей воды может привести к задиру поршней и появлению трещин в крышках цилинд­ров и поршнях. Продолжительность работы дизеля до достижения установившейся температуры охлаждающей воды составляет 10 – 15 мин для быстроходных и 25 – 30 мин для тихоходных дизелей средней мощ­ности.

Таким образом, основным показателем, определяющим длитель­ность прогрева дизеля, является температура смазочного масла и ох­лаждающей воды перед его пуском. Работа дизеля с повышенной нагрузкой сразу же после пуска, т. е. раньше достижения минимально необходимых температур масла и охлаждающей воды, приводит к по­вышенным износам деталей, возникновению трещин в крышках цилин­дров и поршнях, к заклиниванию или задирам последних.

В инструкциях по эксплуатации дизелей заводы-изготовители, как правило, указывают режимы прогрева дизелей и допустимые темпера­туры масла и охлаждающей воды, которыми и следует руководство­ваться в практической деятельности.

Рекомендуемые минимальные температуры охлаждающей воды и смазочного масла, при которых допускается работа дизелей под на­грузкой, приведены в табл.1.

Таблица 1

Если инструкция по эксплуатации не содержит конкретных указаний относительно режима прогрева дизеля, то до достижения маслом и во­дой температуры 30 – 35 °С он должен работать на режиме самого ма­лого хода (частота вращения не выше 60 % номинальной). Нереверсив­ный дизель прогревают на холостом ходу, сначала при скорости враще­ния 60 – 70 % номинальной, а затем при номинальной.

Продолжительность прогрева зависит от начальной температуры воды и масла. При этом следует иметь в виду, что длительная работа дизеля на холостом ходу (свыше 30 мин) запрещается, так как при отсутствии нагрузки ухудшается сгорание топлива, закоксовываются распылители форсунок и пригорают поршневые кольца и клапаны.