LAIVŲ VDV TEORIJA REFERATAS ĮVADAS Vidaus

LAIVŲ VDV TEORIJA REFERATAS {

ĮVADAS Vidaus degimo variklis yra mechaninės energijos šaltinis. Nuo variklio galingumo, ekonomiškumo, ekologiškumo charakteristikų priklauso visų mašinų veikimo efektyvumas. Pagrindiniai vidaus degimo variklių konstravimo, gamybos, jų konstrukcijų tobulinimo ir eksploatacijos uždaviniai yra didinti variklių galingumą, mažinti degalų sąnaudas, santykines variklio mases, gamybos ir eksploatavimo išlaidas, variklių triukšmą ir į aplinką išmetamų deginių kenksmingumą bei žalingą poveikį aplinkai ir visuomenei. Siekiama varikliams naudoti alternatyviuosius degalus bei atsinaujinančius energijos šaltinius, didinti variklių patikimumą ir ilgaamžiškumą. {

VARIKLIO INDIKATORINIAI RODIKLIAI Vidaus degimo variklių veikimo ciklas apibūdinamas vidutiniu indikatoriniu slėgiu, indikatoriniu galingumu ir indikatoriniu naudingumo koeficientu. Indikatorinis slėgis Variklio (vidaus) galingumą galima nustatyti žinant vidutinį indikatorinį slėgį pi, t. y. sąlyginį pastovųjį slėgį, kuris veikia stūmoklį per vieną darbo ciklą ir atlieka darbą, lygų indikatoriniam dujų darbui per vieną ciklą. Per ciklą slėgis kinta, todėl patogiau taikyti vidutinį tariamąjį slėgį pi, kuris per visą stūmoklio darbo eigą yra pastovus. Jei Li pažymimas indikatorinis ciklo darbas yra N *m (kg * m), o Vh darbinio cilindro tūris, m 3 (cm 3), tai vidutinio indikatorinio slėgio per skaičiuojamąjį ciklą dydis, N/m 2 (kg/cm 2): VARIKLIO INDIKATORINIAI RODIKLIAI

Grafiškai pi atitinka stačiakampio aukštį. Šio stačiakampio plotas lygus indikatorinės diagramos plotui. Slėgis p 1 atitinka vidutinį slėgį suspaudimo procese, o slėgis p 2 vidutinį slėgį degimo ir išsiplėtimo procese. Mišriojo ciklo teorinė indikatorinė diagrama Variklio realiojo ciklo vidutinio indikatorinio slėgio reikšmė mažesnė dėl hidraulinių nuostolių įleidimo ir išleidimo sistemose. Tai byloja užapvalinimas indikatorinėje diagramoje. Nuostolius, kurie akivaizdūs iš indikatorinės diagramos užapvalinimo, įvertina diagramos pilnumo koeficientas: keturtakčių variklių γp – 0, 92 – 0, 98. Įvairių variklių tipų diagramos pilnumo koeficiento kitimo ribos: Variklių su elektronine degalų įpurškimo sistema γp – 0, 95 – 0, 98 Benzininių γp – 0, 94 – 0, 97 Dyzelių γp – 0, 92 – 0, 95

Įvairių variklių tipų vidutinio indikatorinio slėgio pi reikšmės: Keturtakčių dyzelių be įpūtimo sistemos 0, 7 – 1, 1 MN/m 2 Keturtakčių dyzelių su įpūtimo sistema 0, 8 – 2, 2 MN/m 2 Dvitakčių variklių 0, 6 – 0, 9 MN/m 2 Sumažėjus apkrovai vidutinis indikatorinis slėgis pi sumažėja, ir mažiausioji reikšmė esti varikliui veikiant tuščiąją eiga. Šiuo atveju visas indikatorinis darbas išeikvojamas trinčiai nugalėti, dujų mainams ir kad veiktų papildomi variklio mechanizmai.

Variklio indikatorinis galingumas pi vidutinis indikatorinis slėgis, Vh variklio litražas, i – variklio cilindrų skaičius, τ – variklio taktiškumas, n – variklio alkūninio veleno sūkiai; Indikatorinis naudingumo koeficientas Realiojo darbo ciklo ekonomiškumas apibūdinamas indikatoriniu naudingumo koeficientu ηi , kuris yra santykis šilumos, ekvivalenčios, ciklo indikatoriniam darbui, su visu šilumos kiekiu, išsiskyrusiu cilindre sudegus degalams:

Variklių su elektronine degalų įpurškimo sistema ηi 0, 35 – 0, 45; Dujinių variklių ηi – 0, 28 – 0, 35 Dyzelių ηi – 0, 4 – 0, 5. ηi reikšmės visada mažesnės už terminį naudingumo koeficientą ηt Santykinis naudingumo koeficientas ηg = ηi /ηt ; ηg – 0. 6 – 0. 8. Įvairiuose varikliuose, veikiančiuose nominaliuoju režimu, suvartojamų degalų lyginamieji indikatoriniai kiekiai bi. Variklių su elektronine degalų įpurškimo sistema bi. 180 – 230 g/(k. W*h); Dujinių variklių bi. 10, 5 – 13, 5 MJ/(k. W*h); Dyzelių bi. 170 – 210 g/(k. W*h);

Nustatant variklio efektyviuosius (naudinguosius) rodiklius, reikia įvertinti mechaninius (trinties) nuostolius. Variklio mechaniniai nuostoliai `Veikiant vidaus degimo varikliui dalis jo indikatorinio (vidinio) galingumo sunaudojama trinčiai nugalėti ir pagalbinių mechanizmų veikimui užtikrinti. Ši galingumo dalis vadinama mechaniniais nuostoliais. Tik skirtumas tarp indikatorinio galingumo N t ir mechaninių nuostolių galingumo N m perduodamas transmisijai, ir yra vadinamas efektyviuoju variklio galingumu Ne: Ne = Ni Nm , Mechaniniai variklio nuostoliai skirstomi į dvi grupes: Nuostoliai, susiję su trintimi. Prie nuostolių dėl variklio trinties, sudarančių 60 % visų mechaninių nuostolių, priskiriama: Stūmoklio (be žiedų) trinties nuostoliai. Dėl stūmoklio trinties išsiskyrusi šiluma per cilindro sieneles perduodama aušinimo sistemai. Stūmoklinių žiedų trinties nuostoliai. Nuostoliai dėl trinties švaistikliuose ir pagrindiniuose guoliuose. Šie nuostoliai priklauso nuo dujų slėgio jėgos, perduodamos stūmokliui, o kartu ir guoliams, bei nuo stūmoklio inercijos jėgos, kintančios proporcingai stūmoklio masei ir alkūninio veleno sūkių kvadratui. Nuostoliai, susiję su galingumu, lemiančiu pagalbinių mechanizmu veikimą. Antrajai nuostolių grupei priklauso nuostoliai, susiję su šių pagal binių mechanizmų veikimu: Dujų paskirstymo mechanizmo, vandens, alyvos bei degalų siurblių, ventiliatoriaus, generatoriaus, skirstytuvo ir kt. Dujų paskirstymo mechanizme nuostolių atsiranda dėl dujų mainų ir trinties. EFEKTYVIEJI RODIKLIAI

Mechaniniu nuostoliu nustatymo metodai Variklio mechaninių nuostolių galingumas dažniausiai nustatomas eksperimentiniu būdu, nes skaičiavimai nėra pakankamai tikslūs. Ieškomas dydis prilyginamas skirtumui tarp indikatorinio ir efektyviojo galingumų. Variklio mechaniniai nuostoliai nustatomi išjungiant degimą arba degimo įpurškimą tam tikruose cilindruose. Sis metodas pagrįstas tuo, kad visų cilindrų indikatoriniai galingumai laikomi vienodais kaip ir galingumai trinčiai nugalėti. Todėl, išjungiant tam tikrą cilindrą lyginamuoju būdu galima nustatyti mechaninių nuostolių galingumą. Variklio mechaniniai nuostoliai nustatomi sukant vidaus degimo variklio alkūninį veleną elektros varikliu. Šio metodo netikslumas pasireiškia tuo, kad keičiasi apkrovos pobūdis, darbo sąlygos ir sąlyčio paviršių temperatūrinis režimas. Mechaninių nuostolių galingumas skaičiuojamas: S – variklio stūmoklio eiga, N – variklio alkūninio veleno sūkių skaičius. Mechaninių nuostolių galingumas priklauso nuo: Besiliečiančių porų detalių judėjimo greičio, t. y. nuo stūmoklio greičio ir alkūninio veleno sūkių; Dujų slėgimo į stūmoklį, t. y. nuo variklio apkrovos; Detalių pagaminimo tikslumo ir variklio surinkimo kokybės; Alyvos, skiriančios besiliečiančias detales, klampio.

Mechaninis naudingumo koeficientas Mechaninis naudingumo koeficientas, įvertinantis mechaninius variklio nuostolius, yra efektyviojo galingumo Ne ir indikatorinio galingumo Ni santykis: Padidėjus variklio alkūninio veleno sūkiams, mechaninių nuostolių galingumas ir slėgis didėja, o mechaninis naudingumo koeficientas (esant pastoviam vidutiniam indikatoriniam slėgiui pi) sumažėja. Įvairių variklių ηm kitimo, esant maksimaliam galingumui, ribos: Keturtakčių benzininių variklių ηm – 0, 75 – 0, 92; Keturtakčių dujinių variklių ηm – 0, 75 – 0, 85; Keturtakčių dyzelių be įputimo sistemos ηm 0, 7 – 0, 82 Keturtakčių dyzelių su įputimo sistema ηm – 0, 8 – 0, 9 Dvitakčių greitaeigių dyzelių ηm – 0, 7 – 0, 85. Variklių su įpūtimo sistema ηm padidėjimas paaiškinamas tuo, kad padidėja Ne, o mechaniniai nuostoliai padidėjus apkrovai (kai sūkiai pastovūs) keičiasi nežymiai.

Efektyvusis naudingumo koeficientas ηe ηe vadinamas šilumos kiekio, paversto į naudingąjį efektyvųjį darbą ant variklio veleno Le, santykis su sunaudotų degalų degimo šiluma: ηe = Le /Hm , arba ηe = Li ηm /Hm ; Įvairių variklių, veikiančių nominaliuoju režimu, efektyviojo naudingumo koeficiento ηe kitimo ribos: Benzininių variklių ηe – 0, 25 – 0, 38, Dyzelių ηe – 0, 35 – 0, 42, Dujinių variklių ηe – 0, 21 – 0, 3. ηe dar gali būti išreikšta: ηe = 1 / Hm be , be – lyginamasis efektyvusis sunaudojimo degalų kiekis. Įvairių variklių, veikiančių nominaliąja apkrova, efektyviojo lyginamojo sunaudojamų degalų kiekio be kitimo ribos: Karbiuratorinių variklių 230 – 310 g / (k. W h); Variklių su elektronine degalų įpurškimo sistema – 200 – 290 g / (k. W h); Dyzelių 200 – 260 g / (k. W h); Dujinių variklių 12, 0 – 17, 0 MJ/(k. W h)

Litražinis variklio galingumas Litražinis variklio galingumas Litražiniu variklio galingumu (k. W/l) vadinamas efektyvusis galingumas, tenkantis 1 l variklio darbinio tūrio: NL=Ne /Vh i , Kuo didesnis litražinis galingumas, tuo mažesni (esant kitoms sąlygoms vienodoms) variklio matmenys ir masė. Įvairių variklių litražinis galingumas NL: Benzininių variklių NL – 20 – 70 k. W/l , Dyzelių NL – 15 – 35 k. W/l Galingumas NL padidėja padidėjus pripildymo koeficientui. Dvitakčių variklių litražinis galingumas, palyginti su keturtakčių variklių, esant kitoms sąlygoms, sūkiams ir litražui vienodiems, padidėja 40 60 %. Kuo didesnis ηm, tuo didesnis NL. Norint padidinti ηm, reikia sumažinti mechaninius nuostolius. Mechaniniai nuostoliai priklauso nuo alyvos rūšies, temperatūros, taip pat nuo aušinimo skysčio temperatūros. Didėjant sūkiams NL didėja. Kad darbo ciklo sąlygos būtų paten kinamos, sūkių skaičius ribojamas.

VARIKLIO ŠILUMOS BALANSAS Vidaus degimo varikliuose dalis šilumos (20 45 %), išskyras šilumą kuri išsiskiria sudegant degalams cilindre, sunaudojama naudingajam darbui atlikti, o kita dalis sudaro šiluminius nuostolius. Šilumos pasiskirstymą nusako išorinis šilumos balansas. Šilumos balanso lygtis: Q = Qe + Qa + Qd + Qn + Ql , Čia Q – išsiskyrusi šiluma variklio cilindre; Qe – šiluma, ekvivalenti efektyviajam variklio darbui; Qa – šiluma, nukreipta į aušinamą aplinką; Qd – šiluma, nukreipta su panaudotųjų produktų deginiais; Qn – šiluma, neišsiskyrusi cilindre del nevisiško degimo; Ql – likęs šilumos balanso narys, išreiškiantis visas nenumatytas nuostolių rūšis. Pavienių šilumos balanso narių dydžiai nėra pastovūs ir keičiasi pagal apkrovą, šiluminį režimą ir sūkių skaičių.

PAGRINDINIAI VARIKLIŲ GALINGUMO IR EKONOMIŠKUMO PAGERINIMO BŪDAI

Konstruojant vidaus degimo variklius siekiama didinti jų litražinį galingumą, ekonomiškumą mažinti matmenis, masę bei užtikrinti patikimumą ir ilgaamžiškumą. Didinti cilindro darbinį tūrį (Vh) ir variklio cilindrų skaičius (i) nenaudinga, nes didėja variklio gabaritai ir masė. Pagrindiniai vidaus degimo variklių galingumo ir ekonomiškumo gerinimo būdai: ꜛ Geriausiai būdas pagerinti mechaninį variklio efektyvumą tai mažina trintį tarp visų judančių dalių. Naudoti dvitakčius variklius. Teoriškai galingumas turėtų padidėti 2 kartus, tačiau padidėja tik 40 70 %. Paaiškinama tuo, kad prarandama dalis darbinio cilindro tūrio (prapūtimo angos). Išvalant cilindrus prarandama dalis degiojo mišinio, todėl padidėja efektyvusis sunaudojamų degalų kiekis (be). Padidinti pripildymo koeficientą (ηv) ir mišinio tankumą. Šiam tikslui reikia sumažinti hidraulinius nuostolius, kurie ėsti mišinį įsiurbiant, sumažinti mišinio pakaitinimo temperatūrą taikyti oro įpūtimą. Padidinti mechaninį naudingumo koeficientą sumažinti trinties nuostolius ir nuostolius, lemiančius papildomų variklio mechanizmų veikimą.

VARIKLIO VEIKIMO REŽIMAI IR CHARAKTERISTIKOS

Vidaus degimo varikliai veikia įvairiais greičio ir apkrovų režimais. Optimalūs variklio darbo režimai yra tokie, kurie užtikrina jo veikimą esant didžiausiajam galingumui Ne max , didžiausiajam sukimo momentui Ms max arba mažiausiajam lyginamajam sunaudojamų degalų kiekiui be min. Šie režimai kiekvienu atveju priklauso nuo variklio paskirties ir jo eksploatacinių sąlygų. Variklio galingumo ir ekonominiams rodikliams, jam veikiant įvairiomis eksploatacinėmis sąlygomis, taikomos variklio charakteristikos. Variklio charakteristika vadinama pagrindinių variklio veikimo rodiklių (galingumo, sukimo momento, sunaudojamo degalų kiekio ir t. t. ) priklausomybė nuo jo darbo režimo parametrų (sūkių skaičiaus, apkrovų ir t. t. ). Pagrindinės charakteristikos yra greičio, apkrovų, reguliavimo ir tuščiosios eigos.

IŠVADA Kaip ir bebūtų, vidaus degimo varikliai nėra pakankamai efektyvūs. Tiktai maža dalis sudeginto kuro energiją yra panaudojama kaip naudingas darbas, o tas procentas dar daugiau krenta kai galią perduodama sraigtui, pagrindiniai daliai, kuri verčia laivą judėti, nes yra daug nuostolių visoje transmisijoje. Bet visgi inžinieriai stengiasi kuo daugiau patobulinti variklius, kad jie butų kuo ekonomiškesnį , efektyvesni ir kuo mažiau užterštų atmosferą, ir tuo pačiu kad jie butų galingesnį ir patogesni juos eksploatuojant.