ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Пути и перспективы развития двигателей внутреннего сгорания из "Рабочие процессы в турбопоршневых двигателях " Высокая по сравнению с другими типами тепловых двигателей экономичность двигателей внутреннего сгорания, возможность постройки их в весьма большом диапазоне мощностей (от 0,5 дО 25 000 л. с.) с относительно малым весом и габаритными размерами, быстрое приведение в действие обусловили их широкое распространение в самых различных отраслях промышленности, транспорта и сельского хозяйства. [c.9] В стационарных установках двигатели внутреннего сгорания нашли широкое распространение на мелких электростанциях, в элеваторах, на мельницах и водокачках, в оросительных системах они применяются в качестве силовых агрегатов передвижных электростанций, компрессорных, насосных и различных мастерских они используются на строительных и дорожных машинах, получили повсеместное распространение при бурении нефтяных скважин широко используются для привода средств механизации сельского хозяйства и т. д. [c.9] В судовых установках применяются разнообразные типы двигателей внутреннего сгорания. Для водного транспорта требуются двигатели от самых малых до очень крупных, развивающих мощность в несколько десятков тысяч лошадиных сил. Водный транспорт (морской и речной) является наиболее широкой областью для применения двигателей различных конструкций, мощностей, чисел оборотов, моторесурсов и габаритов. Поэтому в числе судовых двигателей представлены почти все типы двигателей внутреннего сгорания—дизели, карбюраторные, калоризаторные и даже газовые. [c.10] Основными для современных двигателей внутреннего сгорания являются требования высокой экономичности, малых габаритов и веса на единицу мощности, надежности и простоты в эксплуатации, достаточной долговечности при различных нагрузочных и скоростных режимах работы. [c.10] Успешное решение этой проблемы особенно важно для судовых и транспортных установок. Решение актуальной задачи создания относительно легкого, малогабаритного, экономичного двигателя большой мощности в значительной мере способствует дальнейшему развитию определенных типов кораблей, быстроходных катеров, тепловозов, некоторых видов наземных безрельсовых транспортных средств и так далее. [c.10] Такое назначение современных силовых установок с двигателями внутреннего сгорания определяет конкретное выражение наиболее существенных требований они должны обладать высокой полезной мощностью (до 50 000 л. с.) при минимальных весовых и габаритных показателях (1—10 кг/л. с. при изготовлении из черного металла), расходом топлива не более 140—180 г/э л. с. ч. и достаточно высокими моторесурсами (не менее 1000—5000 часов работы до первого ремонта). [c.10] В настоящее время имеются в эксплуатации на судах дизели мощностью в одном агрегате 12 500—15 000 л. с., в ближайшие годы ожидается выпуск дизелей агрегатной мощностью 21 ООО— 24 000 л. с. и более. Таким образом, проблема создания двигателя внутреннего сгорания большой мощности (10 000—25 000 л. с.) в одном агрегате можно считать разрешенной. [c.11] В морском судостроении растущие потребности мощности покрываются в основном установкой нескольких крупных двигателей и увеличением размеров двигателя. Но особых тенденций к увеличению размеров свыше определенных величин не наблюдается. Диаметр цилиндра обычно не превышает 780 мм, при этом двигатели е диаметром цилиндра свыше 500 мм строятся сравнительно редко. [c.11] В крупном морском судостроении стали появляться теплоэлек-троходы, потребные мощности которых обеспечены установкой от 2 до 10 и более довольно быстроходных многоцилиндровых двигателей средней мощности (от 1 до 4 тыс.уг. с.). При этом двигатели работают на электрогенераторы, а ток, вырабатываемый последними, передается электродвигателям, которые уже приводят в движение винты судна. [c.11] Наличие нескольких двигателей в общей силовой установке позволяет при любых скоростях корабля работать на самых экономичных нагрузочных режимах путем включения и выключения отдельных двигателей. Осмотр и ремонт малых и средних двигателей легче и проще, чем крупных. А в случае выхода из строя одного из двигателей во время плавания можно, не заходя в порт и не останавливая движения, произвести его ремонт. Такое применение двигателей внутреннего сгорания дает возможность покрыть потребности различных видов судов с разными мощностями одними и теми же типами двигателей. При серийном и массовом производстве эти двигатели всегда будут дешевле, а по качеству они будут на более высоком уровне, чем при единичном производстве. Также удешевляется производство запасных частей для таких двигателей и упрощается организация технического снабжения. [c.11] Несмотря на то, что судовые установки с электрической передачей получаются все же более дорогими в постройке и несколько уступают в экономичности при эксплуатации по сравнению с установками, снабженными прямой или редукторной передачей, их существенным преимуществом является удобство в эксплуатации, хорошая маневренность и простота управления, что очень важно для судов. В связи с этим некоторые виды судов, как например ледоколы, строятся последнее время преимущественно с электрической передачей. [c.11] По мере повышения качества применяемых материалов и совершенствования технологии машиностроения число оборотов двигателей все более возрастает. Однако увеличение мощности двигателя путем повышения числа оборотов ограничено. Это ограничение вызывается, во-первых, снижением надежности работы двигателя с точки зрения прочности движущихся механизмов и сравнительно небольшими моторесурсами таких машин во-вторых, тем, что увеличение частоты цикла двигателя может ухудшить коэффициент наполнения, снизить индикаторный к.п.д. и повысить температуру выпускных газов. Последнее получается в результате того, что процесс сгорания топлива в двигателе при особо высоких оборотах сильно ухудшается из-за неполного сгорания, догорания на линии расширения и, следовательно, уменьшения эффективного давления и понижения экономичности машины. [c.12] В отношении перехода на двухтактные двигатели необходимо сделать следующие замечания, так как вопрос о применении двух-или четырехтактных двигателей для различных установок является довольно сложным и его решение часто ставится в зависимость от наличия опыта конструкторских и исследовательских работ того или иного завода. [c.12] Как четырехтактные, так и двухтактные двигатели имеют свои преимущества и недостатки. Четырехтактные двигатели, например, более экономичны. Несколько больший удельный расход топлива в двухтактных двигателях объясняется тем, что некоторая часть продувочного воздуха, на сжатие которого затрачивается определенное количество энергии в нагнетателе, теряется в процессе очистки и зарядки цилиндров, в то время как в четырехтактных двигателях такого рода потерь почти не бывает. Однако развитие современного машиностроения показывает, что двухтактные двигатели по экономичности лишь незначительно уступают четырехтактным. Некоторые лучшие экземпляры двухтактных двигателей имеют почти такой же удельный расход топлива и смазочного масла, как и аналогичные четырехтактные. [c.12] Основное преимущество двухтактных двигателей в том, что по габаритам и по весу на единицу мощности они имеют несколько лучшие показатели, чем четырехтактные двигатели того же класса и той же быстроходности. Это обусловлено тем, что в четырехтактных двигателях процесс очистки и зарядки цилиндра осуществляется поршнем за два полных хода в двухтактных же двигателях данная функция выполняется продувочным насосом, а поршень участвует в ней лишь за 20—25% своего хода в области н. м. т. В результате мощность двухтактного двигателя при всех прочих равных условиях оказывается в 1,4—1,6 раза больше, чем четырехтактного. Следовательно, четырехтактный двигатель для получения той же мощности при указанных выше условиях должен иметь число цилиндров на 40—60% больше, чем двухтактный, и соответственно большие вес и габариты. [c.13] Но в двухтактном двигателе имеется продувочный насос, которого в четырехтактном двигателе нет, что необходимо дополнительно учитывать при сравнении двигателей по весу и габаритам. Очевидно, если вес продувочных агрегатов будет меньше, чем превышение веса четырехтактного двигателя за счет большего числа цилиндров, то и удельный вес двухтактного двигателя будет меньше. [c.13] Если продувочный насос поршневой, выигрыш в весе может быть получен в связи с тем, что ряд деталей, в частности поршень и цилиндр продувочного насоса,. выполняются при малых давлениях продувочного воздуха более легкими, чем аналогичные детали для силовой части двигателя. При этом зарядку воздухом нескольких рабочих цилиндров можно обеспечить одним продувочным насосом двойного действия. Быстроходные двухтактные двигатели с поршневым продувочным насосом большого преимущества в весе и габаритах по сравнению с четырехтактными не получают. Это объясняется тем, что по условиям прочности детали продувочного насоса приходится выполнять довольно массивными. Выигрыш в габаритах и весе оказывается тем значительнее, чем крупнее и тихоходнее двигатель. [c.13] Если продувочный насос лопаточный (центробежный или осевой) или роторно-шестеренчатый, то выигрыш в габарите и весе двухтактного двигателя по сравнению с четырехтактным бывает более ощутимым не только в тихоходных, но и в быстроходных двигателях. [c.13] В карбюраторных и газовых двигателях двухтактный цикл неэкономичен вследствие потери части рабочей смеси при продувке цилиндра. Кривошипно-камерная продувка, осуществляемая в ма -ломощных двухтактных двигателях, не обеспечивает достаточной продувки и зарядки цилиндров. Поэтому двигатели с подобным способом продувки, несмотря на то, что они конструктивно очень просты и удобны для изготовления, являются нерациональными для применения в транспортных силовых установках с повышенной мощностью. [c.14] Двухтактные двигатели характеризуются более высокой тепловой напряженностью цилиндров, поршней и поршневых колец вследствие сгорания топлива при каждом обороте коленчатого вала. Имеются, кроме, того, затруднения в конструировании и топ-ливоподающей системы. При одинаковых скоростях вращения коленчатого вала валик топливной) насоса двухтактного двигателя вращается в два раза быстрее, чем у четырехтактного двигателя. Это обусловливает большие скорости и ускорения плунжера насоса, что несколько усложняет конструирование кулачка для его привода. [c.14] Вернуться к основной статье