1.1Характеристика главного двигателя и вспомогательного двигателя

Характеристика главного двигателя 8ЧНСП 18/22

8ЧНСП 18/22 – распространённый тип судовых дизельных двигателей, выпускавшихся с 1950-х годов до 2006 года. Применяются в качестве основного и в виде вспомогательного судового двигателя.

Вид на дизель при снятой передней крышки	Поперечный зарез дизеля

Конструкция двигателя

Двигатель представляет собой четырехтактный, однорядный вертикальный, нереверсивный дизельный двигатель. Двигатели оборудованы газотурбинным наддувом. Выпускаются в шестицилиндровом и восьмицилиндровом исполнении. Старт дизеля осуществляется с помощью сжатого воздуха, баллоны со сжатым воздухом для старта находятся отдельно от двигателя. Давление пускового воздуха 1,6-3,0 МПа, наполнение баллонов у судовых дизелей выполняется воздушным компрессором реверс-редуктора. Охлаждение двигателя выполнено в виде двухконтурной системы, передача мощности на гребной винт осуществляется через реверс-редуктор.

Рама и блок цилиндров

Дизель заключён в чугунную фундаментную раму закрытого типа. К ней с помощью силовых шпилек крепятся блок и крышки цилиндров, это образует жёсткую конструкцию остова дизеля. В раме установлены стальные коренные подшипники, залитые баббитом. Для размещения вкладышей коренных подшипников в раме предусмотрены поперечные перегородки. Фундаментная рама крепится к судовому фундаменту через опорные лапы, расположенные на наружных боковых поверхностях. Нижняя часть рамы несёт функцию резервуара для сбора масла. Со стороны выпускного коллектора на крышках трёх люков рамы расположены предохранительные клапаны с пламя отражателями. На крышке со стороны поста управления находятся центробежные масло очистители. Литой чугунный блок цилиндров имеет вставные втулки. Эти втулки цилиндра мокрого типа и изготовлены из чугуна, легированного никелем и хромом. Верхний опорный бурт втулки притирается к кольцевой выточке блока цилиндров. Внизу уплотнение достигается четырьмя резиновыми кольцами из теплостойкой резины, верхнее из которых является антикавитационным. Конструктивно в блоке симметрично относительно продольной оси выполнены боковые полости. Они предусмотрены для повышения жесткости конструкции, одна из них используется как ресивер наддувочного воздуха. Полость, наполненная сжатым воздухом кроме придания жёсткости конструкции улучшает вибрационные и шумовые показатели дизелей. В нижней боковой части блока цилиндров находится распределительный вал и от него вверх идут направляющие втулки толкателей привода клапанов. В передней части блока цилиндров производится отбор мощности для привода распределительного вала, водяных и топливных насосов. Приводом этих механизмов являются косозубые шестерни, которые применяются для уменьшения шумности. Там же расположен регулятор частоты вращения. Крышки цилиндров чугунные, литые, индивидуальные на каждый цилиндр. Крышки крепятся к цилиндру шпильками. Уплотнение между крышкой и полостью цилиндра достигается асбестовой прокладкой, окантованной листом жаропрочной стали. В крышке расположены впускной, выпускной, пусковой клапан и индикаторный кран. Впускной и выпускной клапаны взаимозаменяемы, выполнены из жаропрочной стали 50Х20Г9АН4 (ГОСТ 5632-72). Они перемещаются в направляющих втулках, запрессованных в крышку цилиндра. Клапаны притираются к сёдлам, которые выполнены из жаропрочной стали 40Х10С2М (ГОСТ 5949-75**). В выпускном канале находится отверстие для измерения температуры выпускных газов.

Кривошипный механизм

Коленчатый вал — цельнокованый из углеродистой стали изготовленный методом последовательной гибки с высадкой. Эта технология повышает прочность вала и уменьшает расход металла. Шейки колен вала формируются резанием, после этого производится обработка ТВЧ придающая материалу поверхностную прочность. На носовом конце коленчатого вала крепится шестерня для привода вспомогательных механизмов и ведущая часть муфты отбора мощности, а на кормовом конце — маховик с гнездами для пальцевой полу эластичной муфты. Шестицилиндровые дизеля имеют семь коренных подшипников, шесть из них являются одинаковыми, их вкладыши взаимозаменяемы. Седьмой подшипник увеличенного размера из-за дополнительной нагрузки от массы маховика. Вкладыши коренных подшипников выполнены из биметаллической полосы, их можно заменить без подъёма коленчатого вала. Смазочное масло под давлением подводится к рамовым подшипникам по внешней магистрали, от неё к каждому коренному подшипнику ведёт индивидуальный трубопровод, расположенный в верхней части подшипника. Оттуда по каналам в колене вала масло поступает в кривошипный подшипник. Шатун — штампованный, его стержень двутаврового сечения имеет канал для подвода смазки к головному подшипнику. Нижняя головка шатуна у форсированных двигателей решена с косым зубчатым разъёмом. В нижних головках шатуна находятся взаимозаменяемые вкладыши, которые выполнены так же, как и вкладыши коренных подшипников. На верхней головке шатуна с помощью пальца крепится поршень. Палец плавающего типа, стальной, цементированный и закаленный ТВЧ. Для удержания пальца от осевых перемещений предусмотрены стопорные кольца. Поршень — чугунный, литой; в зоне отверстий для пальца на поверхности поршня существуют углубления—холодильники, которые устраняют возможность заклинивания поршня во втулке цилиндра во время работы дизеля. Основная масса двигателей имеет шатуны без охлаждения, но часть сильно форсированных дизелей выполнена с масляным охлаждением поршней. В донышке поршня расположена камера сгорания. До 1982 года на двигателях применяли поршни с полу разделённой камерой сгорания ЦНИДИ, с 1982 года на двигатели ставят поршни с открытой камерой сгорания. Первоначально на поршень ставили четыре уплотнительных и два маслосъемных кольца, верхнее уплотнительное кольцо было хромированным. Позже стали использоваться три компрессионных кольца и одно маслосъёмное кольцо коробчатого типа с пружинным расширителем. Все эти кольца были хромированные. Главные судовые двигатели имеют дополнительный отбор мощности на привод судовых механизмов через муфту на передней части коленчатого вала. Для возможности применения дистанционного включения применена конструкция муфты с гидравлическим управлением. На задней части двигателя находится соединение дизеля с реверс-редуктором или электрическим генератором. В нём используется высокоэластичная муфта с резинокордной оболочкой или упругая втулочно-пальцевая муфта. Основная нагрузка на главный судовой двигатель это имеют механическая, зубчатая, несоосная реверс-редукторная передача с фрикционными муфтами и редукторами переднего и заднего ходов.

Управление двигателем

Дизель имеет систему дистанционного автоматизированного управления (ДАУ) и систему защиты и аварийно-предупредительной сигнализации. Функционал системы управления зависит от назначения двигателя, на местном посту управления дизелем устанавливается всережимный или однорежимный регулятор скорости. Все выпускаемые дизельные агрегаты оснащены системами автоматизации по ГОСТ 14228-80 и ГОСТ 1003 2-80. В зависимости от модификации дизели обеспечивают ресурс необслуживаемой работы от 24 до 240 часов. Главные судовые дизели комплектуются центробежным всережимным регулятором скорости прямого действия. Частота вращения дизеля изменяется от минимально устойчивых до оборотов, соответствующих 110 % нагрузки. Главные судовые дизели оборудуются системой автоматизации второй или третьей степени. Она включает в себя системы дистанционного автоматизированного управления:

• частотой вращения, реверсом, пуском и остановом двигателя;

• автоматическим пополнением воздушных баллонов, обеспечивающих пуск двигателя; * кроме этого система несёт в себе функции дистанционного контроля, аварийно-предупредительную сигнализацию и систему защиты дизеля по основным рабочим параметрам.

• Для агрегатов с третьей степенью автоматизации система дополнена функцией авто пополнения картера дизеля маслом.

Система дистанционного автоматизированного управления частотой вращения и реверсом (ДАУ) расположена на мостике и связана с двигателем посредством тросикового привода. Она обеспечивает бесступенчатое управление частотой вращения от минимально устойчивой до 103 процентов от номинала, её статическая погрешность не превышает 3%. Кроме этого система позволяет управлять реверс-редукторной передачей, время реверса от начала операций по реверсированию до вращения ведомого вала в обратном направлении не более 15 секунд. Систему ДАУ можно отключить, тогда управление двигателем производится с поста управления, штурвал которого расположен на раме двигателя. Этот пост управляет частотой вращения и реверсом гидроприводом, который является однополостным усилителем со следящим золотником, поворот этого золотника изменяет режим работы двигательной установки. Кроме управления работой дизеля, эта система позволяет выполнить предпусковую прокачку масла и пуск дизеля а также его останов; что может быть выполнено как из машинного отделения, так и с мостика. Ещё одной функцией системы является автоматическое пополнение воздушных пусковых баллонов: давление воздуха поддерживается в определённых пределах воздушным компрессором, который подключён к приводу. Важной функцией аварийно-предупредительной сигнализации и защиты является контроль и защита дизельного агрегата и редуктора при падении давления масла, перегреве веды и чрезмерном повышении частоты вращения коленчатого вала. Защита дизельной установки отключает доступ воздуха механическим предельным выключателем. Дистанционный контроль за работой главных судовых дизелей осуществляется всем параметрам.

Таблица 2.1 Основные параметры дизеля 8ЧНСП 18/22

Показатели
Номинальная мощность, кВт (л.с.)	232 (315)
Номинальная частота вращения	750 об/мин
Диаметр цилиндра	180 мм
Ход поршня	220 мм
Число цилиндров	8
Среднее эффективное давление	8,5 Н/м2*10
Топливо и масло
Удельный расход топлива, г/(кВт-ч) (г/(э.л.с.ч])	218 (160)
Удельный расход масла, г/(кВт-ч) (г/(э.л.с.ч])	3,4 (2,5)
Сорт применяемого топлива	Дизельное (ГОСТ 4749-49, ГОСТ 10489-62 или ГОСТ 305-73)
Сорт применяемого масла	М-12В (МРТУ 12Н №3 – 62) или ДП-11 (ГОСТ 5304-54)
Реверсредукторная передача
Тип реверсредукторной передачи	25РРП-300
Передаточное отношение на переднем ходу	1:1,72; 1:2,2; 1:2,46
Передаточное отношение на заднем ходу	1:2
Ресурс
Ресурс до первой переборки, ч	4000
Полный ресурс, ч	32000
Габаритные размеры и вес
Масса двигателя, кг	5780
Длина, мм	4043
Ширина, мм	1106
Высота, мм	1853

Характеристика вспомогательного дизеля 4Ч 10,5/13

Дизель-генератор предназначен для установки на судах и в стационарных условиях.

Поперечный разрез	Продольный разрез

Конструкция

Блок цилиндров литой чугунный со вставными «мокрыми» втулками, К нижней части блока крепится поддон, который служит резервуаром для смазочного масла. Крышки цилиндров литые чугунные, общие для двух смежных цилиндров. В крышке цилиндров (для каждого цилиндра) расположены впускной и выпускной клапаны и форсунка. Поршни штампованные из алюминиевого сплава. Поршневые кольца изготовляются из специального чугуна, верхнее компрессионное кольцо хромированное. Шатуны штампованные, двутаврового сечения, с косым разъемом кривошипной головки. Коленчатый вал цельный, штампованный из стали, его шейки закалены токами высокой частоты. Вкладыши шатуна и коленчатого вала биметаллические, взаимозаменяемые. Газораспределительные клапаны приводятся через толкатели, штанги и коромысла от распределительного вала, размещенного в блоке цилиндров. В зависимости от назначения агрегата дизели поставляются с регулятором двух типов. Центробежные однорежимные регуляторы с изменяемой степенью неравномерности устанавливаются как на стационарные, так и на судовые дизель-генераторы. Главные судовые дизели, работающие на гребной винт, и дизели, предназначенные для транспортных установок и привода различных механизмов, имеют центробежный всережимный регулятор. Топливная система состоит из подкачивающего насоса с механизмом ручной подкачки топлива, топливного фильтра, топливного насоса высокого давления, форсунок и трубопроводов. Система смазки дизеля циркуляционная под давлением, с «мокрым» картером. Основными элементами системы являются: шестеренный насос, фильтр-холодильник (для дизелей с водо-водяной системой охлаждения) или радиатор (для дизелей с водовоздушнон системой охлаждения), центрифуга, трубопроводы и контрольно-измерительные приборы. Дизели в судовом исполнении оборудуются двухконтурной системой охлаждения с водо-водяным охладителем, состоящей из замкнутого контура пресной воды и незамкнутого контура проточной воды. Дизели стационарного исполнения оборудуются водовоздушной системой охлаждения с радиатором. Жидкость в радиаторе охлаждается потоком воздуха, создаваемым вентилятором. Пуск дизеля осуществляется электростартером. Перед пуском производится прокачка дизеля маслом. Впускной тракт выполнен с воздушным фильтром или с шумоглушителем. Дизели подготовлены к. оборудованию системами аварийно-предупредительной сигнализации и защиты или оборудованы ими. Дизели поставляются комплектно с контрольно-измерительными приборами, набором инструментов и приспособлений, необходимым для обслуживания, разборки и сборки, а также комплектом запасных частей. Дизели могут быть поставлены в общепромышленном, экспортном и экспортно-тропическом исполнении.

Таблица 2.2 Основные технические данные дизель-генератора ДГА-25-9

Показатели
Дизель	4Ч 10,5/13
Генератор	МСК-82-4
Мощность номинальная, кВт	25
Частота вращения, мин-1	1500
Род тока	Переменный трехфазный
Частота тока, Гц	50
Напряжение, В	230 или 400
Степень автоматизации по ГОСТ 14228-80	2
Удельный расход, г/кВт-ч
Топливо на номинальной мощности	282
Масла на угар	2,4
Масса (сухая), кг	1290
Габаритные размеры, мм
Длина L	1975
Ширина B	870
Высота Н	1300
Технические условия	ТУ24-6-320-76
Код ОКП	312125470

Габаритный чертеж дизель-генератора