Установка главного двигателя судна

§ 64. Монтаж двигателей внутреннего сгорания

Монтаж главных судовых двигателей внутреннего сгорания (дизелей) проще, чем монтаж ГТЗА, прежде всего потому, что они отличаются более жесткой конструкцией, достаточно агрегатированы и в большинстве случаев не имеют редуктора.

Порядок выполнения монтажных операций и выбор способа монтажа при установке главных двигателей на фундамент зависят от двух факторов: в собранном ли виде поступил двигатель на монтаж; смонтирован ли валопровод до начала монтажа двигателя.

Крановое оборудование стапелей современных судостроительных заводов позволяет производить погрузку на судно большей части двигателей в собранном виде. Только тяжелые малооборотные дизели для больших транспортных судов поставляют на завод и грузят на судно отдельными узлами и деталями.

Дизели, поставляемые в собранном виде, грузят на судно и ставят на временные дубовые прокладки, толщина которых равна толщине установочных прокладок, определяемой по чертежу. В продольном направлении дизели размещают по мерной рейке, равной сумме длин валов валопровода, определяя его необходимое расстояние от торца кормовой опоры гребного вала до кормового торца коленчатого вала дизеля. Затем дизель устанавливают на отжимные приспособления (клиновые домкраты, отжимные болты, специальные скобы) и приступают к его центровке с помощью оптических приборов, аналогично центровке редуктора ГТЗА.

Когда центровку, дизеля ведут по носовому фланцу упорного вала смонтированной линии валопровода, при малых диаметрах валов применяют также стрелы 1, 2 (рис. 168), как и при центровке турбин к редуктору ГТЗА. На некоторых заводах вместо мерительных винтов 3 и 4 к стрелам присоединяют индикаторы, что значительно ускоряет процесс центровки, но требует большей тщательности его выполнения. Дизель перемещают с помощью отжимных приспособлений в горизонтальном и вертикальном направлениях, добиваясь требуемых смещения φ и излома δ осей валов в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Измерения зазоров между мерительными винтами 3, 4 и прошлифованными площадками на стрелах производят с помощью щупа в четырех положениях валов через каждые 90°, поворачивая их от начального положения, т.е. при 0, 90, 180 и 270°.Изломы и смещения осей валов определяют по зазорам a, b, m и n. Если излом осей валов не превышает 0,06 мм, а смещение 0,05 мм/м, то дизель считается отцентрованным по оси валопровода.


Рис. 168. Стрелы для центровки вала дизеля с валопроводом.

Отцентрованный дизель закрепляют на судовом фундаменте на стальных клиновых прокладках (клиньях). Такой способ крепления требует предварительной обработки судового фундамента и тщательной пригонки каждого клина с помощью пневматических шлифовальных машин и ручной доводки шабером. При установке клиньев в зазор между полкой фундамента и лапой двигателя (рис. 169, а) необходимо выполнять следующие требования: щуп 0,05 мм не должен проходить между клипом и опорной поверхностью фундамента и между клином и лапой механизма на 2/3 периметра клина, на остальной части периметра зазоры должны быть разнесены и не должны превышать 0,3 мм; свисание клина с полки фундамента или с приваренной к ней планки более чем на 5 мм не допускается.

Все чаще способ крепления двигателей на судовом фундаменте с помощью клиньев заменяется более прогрессивными и менее трудоемкими способами: на сферических самоустанавливающихся прокладках, на регулируемых клиновых прокладках и на прокладках из быстротвердеющей пластмассы (ФМВ).

Применение сферических самоустанавливающихся прокладок (рис. 169, б) исключает взаимную пригонку сферических поверхностей и обеспечивает их взаимозаменяемость вследствие того, что прокладки обрабатывают на токарном станке по копиру, оставляя припуск на обработку их торцев по замерам с места. Благодаря сферическим поверхностям верхняя половина прокладки самоустанавливается по нижней соответственно наклону лапы механизма по отношению к опорной поверхности фундамента. Верхняя половина прокладки имеет бурт, предназначенный для зажатия прокладки в оправе приспособления при подрезке ее торца.


Рис. 169. Крепление главных механизмов на судовом фундаменте с помощью стальных клиньев (а), сферических прокладок (б) и регулируемая клиновая прокладка (в).

При установке двигателей на регулируемых клиновых прокладках (рис. 169, б) трудоемкость обработки и пригонки последних еще более уменьшается, так как исключается обработка сферы. Клинья выполняют в виде дисков, которые имеют наклон соприкасающихся поверхностей 1 :20 и три резьбовых отверстия Мб по периметру каждого клина для ввертывания рукояток. После заведения прокладок в зазор между лапой двигателя и поверхностью фундамента сдвигают один клин относительно другого, регулируя высоту прокладок, а затем поворачивают оба клина до совпадения угла наклона их торцев с наклоном указанных поверхностей.

Читайте также:  Установка подогрева двигателя ниссан вингроад

Установив металлические прокладки под лапы двигателя, их прихватывают к фундаменту и между собой электросваркой, сверлят отверстия для крепежных болтов, подрезают на лапах двигателя и полке фундамента площадки для плотного прилегания головок болтов и гаек. Затем часть отверстий развертывают под установку калиброванных (призонных) болтов. Подрезку площадок производят с помощью специального приспособления, закрепленного на шпинделе сверлильной машинки. Задиры на кромках отверстий устраняют снятием фаски под углом 45° на глубину 2—3 мм с помощью конусного зенкера.

Монтаж тяжелого дизеля, поступившего на завод в разобранном виде, начинают со сборки на судовом фундаменте его узлов в том же порядке, что и на сборочном стенде завода-изготовителя. Особое внимание обращают на качество установки фундаментной рамы и укладки коленчатого вала в рамовые подшипники. При установке фундаментной рамы тщательно проверяют нахождение в плоскости ее верхней поверхности (отклонение не более 0,2 мм для рамы длиной 10 м) и ее положение относительно струны, натянутой через размеченные точки оси валопровода (разница замеров допускается не более 0,05 мм).

При укладке коленчатого вала проверяют совпадение его оси с верхней поверхностью фундаментной рамы, масляные зазоры в рамовых подшипниках и просадку рамовых шеек. Кроме того, производят первую проверку раскепов (вторая проверка — по окончании сборки, третья — при центровке и окончательная — после спуска судна на воду), а также тепловых зазоров между щеками коленчатого вала и торцами рамовых подшипников.

После этого собирают остальные узлы дизеля в последовательности, которая указана в формуляре, а затем выполняют его центровку и закрепление на фундаменте одним из рассмотренных выше способов.

Однако после спуска судна на воду деформации корпуса судна и судового фундамента часто приводят к нарушению положения фундаментной рамы дизеля и к его значительной расцентровке с валопроводом. Поэтому многие заводы применяют несколько иную технологию монтажа тяжелых дизелей на судне. В период постройки судна главный дизель отдельными узлами грузят в машинное отделение и собирают на судовом фундаменте. Окончательную проверку всех его размеров и допусков (раскепы и др.), а также центровку с валопроводом и окончательное закрепление на фундаменте производят уже после спуска судна на воду.

Лапы дизеля крепят к полкам фундамента с помощью простых и калиброванных (призонных) болтов. Простые болты устанавливают в отверстиях, заводя болт снизу, со стороны полки фундамента. Гайку болтов затягивают тарированным ключом, а затем стопорят при помощи шплинтов. Призонные болты запрессовывают в отверстия легкими ударами свинцовой кувалды весом 4 кг или, во избежание задиров, охладив болты с помощью жидкого азота или твердой углекислоты, свободно устанавливают их в отверстия. После проверки установки призонных болтов затягивают гайки и стопорят их шплинтами.

Установка главных двигателей на прокладках из быстротвердеющей пластмассы ФМВ (формуемая малоусадочная волокнистая) позволяет значительно упростить обработку опорных поверхностей, сократить ее трудоемкость и отказаться от металлических прокладок. Пластмассу ФМВ приготовляют на основе эпоксидной смолы с добавлением асбестового волокна, стекловолокна, отвердителя и пластификатора. В специальном смесителе эти компоненты смешивают в течение 15—20 мин, причем отвердитель вводят в последнюю очередь.

По окончании центровки двигателя, выполняемой с учетом ожидаемой усадки пластмассы при затвердевании (0,2—0,4% от высоты прокладки+0,25 мм), опорные поверхности фундамента очищают и смазывают тавотом, чтобы исключить прилипание к ним пластмассы. Свежеприготовленной пластмассой заполняют специальную раздвижную форму, помещенную на листе фанеры, подводят фанеру к полке фундамента, сдвигают форму под лапу двигателя и сдавливают с двух сторон с помощью струбцины (рис. 170). Излишки пластмассы, вдавленные в зазор между формой и лапой механизма, удаляют. Через сутки снимают отжимные приспособления, на которых стоял двигатель, сверлят отверстия под фундаментные болты и крепят двигатель на фундаменте.


Рис. 170. Монтаж механизма на пластмассе ФМВ. 1 — лапа механизма (полка фундаментной рамы); 2 — прокладка из пластмассы; 3 — полка судового фундамента; 4 — разъемная форма; 5 — струбцина.

источник

Двигатели внутреннего сгорания

В начале XX в. начали появляться судовые двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Первое в мире датское судно «Зеландия» с дизельной установкой, построенное в 1912 г., имело два дизеля мощностью по 147,2 кВт. Эти ДВС приводили в движение непосредственно по одному гребному винту. После этого ДВС стали совершенствоваться довольно быстро. Процесс особенно ускорился после второй мировой войны. В настоящее время основную часть устанавливаемых на судах главных энергетических установок составляют ДВС. Паротурбинные установки имеют только суда с мощностью двигателей от 14700 до 22 100 кВт. В некоторых странах по традиции, а также исходя из имеющихся производственных мощностей турбинный двигатель применяют и на судах меньшей мощности. Это особенно характерно для судов торгового флота США. Дизельная энергетическая установка состоит из одного или нескольких основных двигателей, а также из обслуживающих их механизмов. В зависимости от способа осуществления рабочего цикла ДВС разделяют на четырехтактные и двухтактные. Дополнительное увеличение мощности достигается с помощью наддува. Существует другой принцип разделения ДВС — по частоте вращения. Малооборотные дизели с частотой вращения 100—150 об/мин непосредственно приводят в движение судовой движитель. Среднеоборотными называют ДВС с частотой вращения 300—600 об/мин. Они приводят в движение судовой движитель через редуктор. Приблизительно до конца 60-х гг. Получить бесплатный расчет стоимости растаможки грузов из Индии на www.wingi.ru в режиме on-line. на судах устанавливали реверсивные главные двигатели, позволяющие судну осуществлять задний ход. Только при малых мощностях для реверса ДВС использовали специальные устройства (реверсредукторы), дающие возможность маневрирования. В 60-х гг. одновременно с появлением винтов регулируемого шага начали в качестве главного двигателя применять нереверсивные ДВС вначале на малых судах, траулерах и буксирах, а затем и на больших торговых судах. За счет этого конструкция двигателей упростилась.

Читайте также:  Установка суперчарджера на двигателя

Машинное отделение (дизель со вспомогательными механизмами)

Судовая энергетическая установка с ДВС изображена на рисунке. Кроме главного двигателя предусмотрены еще два вспомогательных, которые приводят во вращение генераторы. Для обслуживания главного и вспомогательных двигателей используются вспомогательные механизмы и системы, а также система трубопроводов и клапанов. Топливная система предназначена для подачи топлива из цистерн к двигателю. При этом для уменьшения вязкости топливо подогревается и освобождается в сепараторах и фильтрах от жидких и твердых примесей. Система смазки служит для прокачивания смазочного масла через двигатель с целью уменьшения трения между трущимися поверхностями, а также для отвода части полученного от двигателя тепла и очистки масла. Система охлаждения предусмотрена для отвода от двигателя тепла, которое проникает в основном через стенки цилиндра и возникает во время сжигания топлива, а также для охлаждения циркулирующего смазочного масла. Эта система состоит из насосов для пресной и морской воды и охладителей воды и масла. Пусковая установка, включающая в себя компрессоры, резервуары сжатого воздуха, а также трубопроводы и клапаны, служит для пуска главного и вспомогательных двигателей.

Наряду с указанными выше вспомогательными системами главного и вспомогательных двигателей в машинном отделении находятся и другие судовые механизмы общего назначения. Принцип действия четырехтактного ДВС показан на рисунке ниже. В четырехтактном двигателе рабочий цикл осуществляется за два поворота коленчатого вала, т. е. за четыре хода поршня. Механическая работа совершается только за время одного такта, три остальных служат для подготовки. При первом такте поршень движется в направлении коленчатого вала. Под воздействием возникающего при этом разрежения воздух через открытый всасывающий клапан устремляется в цилиндр. В дизеле без наддува давление всасываемого воздуха равно атмосферному, в дизеле с наддувом к цилиндру подводится уже предварительно сжатый воздух. Во время второго такта при закрытых всасывающих клапанах предварительно поступивший воздух перед поршнем подвергается сжатию, за счет чего повышаются температура и давление. Топливоподкачивающий насос, привод которого согласован с движением соответствующего поршня, повышает давление топлива. При достижении давления 19,62—39,24 МПа топливо через форсунку впрыскивается в цилиндр, в котором у дизелей без наддува давление сжатого воздуха составляет 2,94—3,43 МПа и температура 550—600°С, а у дизелей с наддувом соответственно 3,92—4,91 МПа и 600—700°С.

Принцип действия четырехтактного дизеля

Топливо впрыскивается незадолго до того момента, когда поршень достигнет верхнего положения. Впрыснутое и тщательно распыленное топливо в сжатом воздухе нагревается, испаряется и вместе с воздухом образует горячую самовоспламеняющуюся смесь. Третий такт является рабочим. Во время процесса сгорания топлива образуются горячие газы, которые вызывают увеличение давления над поршнем в дизелях без наддува от 4,41 до 5,4 МПа, а в дизелях с наддувом — от 5,89 до 7,85 МПа. Под давлением силы, возникающей за счет давления газов, поршень движется вниз, газы расширяются и производят при этом механическую работу. Во время четвертого такта открывается выпускной клапан и отработавшие газы выходят наружу. Четырехтактные судовые ДВС изготовляются как многоцилиндровые двигатели. Они устроены так, что рабочие такты равномерно распределяются по отдельным цилиндрам.

Принцип действия двухтактного дизеля

В рабочий цикл двухтактного дизеля входят два такта, или один оборот коленчатого вала. Первый такт, называемый сжатием, начинается, когда поршень находится в нижнем положении. Впускные окна в боковых стенках цилиндра открыты. Через эти окна проходит предварительно сжатый продувочный воздух, давление которого должно быть выше давления находящихся в цилиндре расширившихся газов. Одновременно продувочный воздух через открытый выпускной клапан вытесняет отработавшие газы из цилиндра и наполняет цилиндр новой дозой. Когда впускные окна закрываются поршнем, к цилиндру воздух не подводится. Так как одновременно закрывается и выпускной клапан, воздух в цилиндре сжимается. Этот процесс не показан на рисинке. Впрыскивание топлива и воспламенение происходит точно так же, как и в четырехтактном ДВС. Во время второго такта — рабочего (или расширения) — расширяющиеся газы совершают механическую работу. В конце этого такта впускные окна открываются поршнем и процесс продувки цилиндра начинается снова. Отработавшие газы могут выйти из цилиндра через внешний клапан, либо через управляемые поршнем выпускные окна. Под наддувом дизельного двигателя понимают подачу к цилиндрам большего количества воздуха, чем требуется для заполнения всего цилиндра при такте всасывания. Цель наддува заключается в том, чтобы способствовать сжиганию наибольшего количества топлива за один рабочий цикл. Это означает повышение мощности двигателя без увеличения его размеров (диаметра, хода и числа цилиндров), а также частоты вращения. Наддув можно осуществлять за счет предварительного сжатия воздуха перед цилиндром. Во всех выпускаемых четырехтактных судовых ДВС предварительное сжатие воздуха происходит с помощью центробежного компрессора, который приводится в действие газовой турбиной, работающей на отработавших газах дизеля.

Читайте также:  Приспособление для установки двигателя на велосипед

Принцип действия газотурбинного нагнетателя

1 — турбина, работающая на отработавших газах; 2 — отработавшие газы; 3 — свежий воздух; 4 — компрессор; 5 — коленчатый вал; 6 — цилиндр; 7 — поршень.

Принцип действия компрессора показан на рисунке выше. Поступивший из компрессора воздух проходит через фильтры. После открытия впускного клапана сжатый воздух подается через воздушный коллектор к соответствующим цилиндрам. В двухтактных дизелях предварительное сжатие воздуха происходит в центробежных компрессорах, в пространстве под поршнем, а также в поршневых компрессорах, приводимых в действие двигателем. Давление наддувочного воздуха достигает 0,14—0,25 МПа. На рисунке ниже показан в разрезе главный малооборотный дизель с наддувом.

Принцип действия малооборотного двухтактного дизеля

а — предварительно сжатый воздух вытесняет отработавшие газы из цилиндра; b — одновременно происходит сжатие и всасывание; с — рабочий такт и предварительное сжатие; d — предварительно сжатый воздух вытесняет отработавшие газы из цилиндра двигателя без выходного клапана.

Двухтактные дизели изготовляют в виде многоцилиндровых рядных двигателей с 10—12 цилиндрами. Диаметр цилиндров больших двухтактных дизелей достигает 1000 мм, ход — 1500—2000 мм. Мощность цилиндра при общей мощности двигателя более 29 440 кВт составляет от 2900 до 3700 кВт. В связи с этим ДВС можно использовать в качестве главных двигателей и на крупных судах. Двухтактные дизели имеют очень большие размеры и массу. Их удельная масса достигает 40—55 кг/кВт. При мощности, например 14 720 кВт, масса составляет 600—800 т.

Четырехтактный дизель (рядный двигатель)

1 — наддувочный агрегат; 2 — охладитель наддувочного воздуха; 3 — трубопровод отработавших газов; 4 — трубопровод наддувочного воздуха; 5 — трубопровод охлаждающей воды; 6 — масляный трубопровод; 7 — топливный трубопровод; в — распределительный вал; 9 — приводное колесо; 10 — промежуточные шестерни; 11 — приводное колесо коленчатого вала; 12 — коленчатый вал; 13 — шатун; 14 — поршень; 15 — цилиндровая гильза; 16 — камера охлаждающей воды; 17 — крышка цилиндра; 18 — выпускной клапан; 19 — впускной клапан; 20 — топливный клапан; 21 — штанга; 22 — топливный насос; 23 — маслораэбрызгивающее кольцо; 24 — масляная ванна картера; 25 — станина двигателя; 26 — блок цилиндров.

Четырехтактные дизели применяют на судах либо в составе дизель-генераторных установок, либо в качестве главного двигателя в многовальных энергетических установках (по одному дизелю на один движитель) и, соответственно, в многодвигательных установках для одного движителя. Среднеоборотные дизели используются также в дизель-электрических энергетических установках в качестве главного двигателя. Применение среднеоборотных дизелей в качестве главного двигателя дает следующие преимущества:

  1. увеличение надежности (при выходе из строя одного двигателя остальные продолжают работать);
  2. уменьшение габаритов и собственной массы деталей (например, клапанов, поршней, кривошипных механизмов, подшипников и т. д.);
  3. уменьшение удельной массы, которая в зависимости от мощности составляет от 14 до 35 кг/кВт (для мощностей около 2200 кВт).

Четырехтактный дизель V-образной конструкции

1 — поршень; 2 — цилиндровая гильза; 3 — коленчатый вал.

источник

Оцените статью
Авто мастер
Adblock
detector