ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Характеристики работы дизелей из "Двигатели внутреннего сгорания " например, снижение среднеэксплуатационных расходов топлива до 15—18% в перспективе может быть достигнуто за счет сокращения затрат на прогрев дизеля в зимних условиях. Северные и северо-восточные районы занимают более 62% площади СССР, где продолжительность холодного периода 240—270 дней в году, а 184 дня со средней многолетней температурой ниже —15° С. В этих условиях тепловозный дизель работает на прогрев в среднем 6 ч в сутки, а в более благоприятных климатических условиях не менее 2 ч в сутки. Поэтому в перспективе необходимо оборудование мощных тепловозных дизелей одним из следующих устройств индивидуальной системой прогрева в виде маломощной дизель-генераторной станции, взаимного обогрева дизель-генераторов тепловоза, самоэлектроподогрева с аккумулированием тепла отключения части секций охлаждения или других устройств, что может значительно повысить эффективность, надежность эксплуатации, а также уменьшить закоксовывание деталей цилиндро-поршневой группы, загрязнение окружающей среды и др. [c.308] На создание и постановку на производство нового мощностного ряда тепловозных дизелей требуется 7—10 лет и больше, поэтому уже теперь необходимо учитывать возможность изменения топливного баланса и использования перспективных видов топлива в 1990—2000 гг. Прогноз топливного баланса показывает, что в 90-х годах потребуется обеспечить работу дизеля на топливе широкого фракционного состава, а в дальнейшем необходимо предусматривать переход на новые виды топлива. [c.308] Среди возможных перспективных видов топлива для двигателей одно из важных мест отводится водороду. Производство водорода из воды может быть обеспечено на основе использования ядерной энергии или других видов топлив. При сгорании водорода в двигателях образуются нетоксичные продукты отходов — вода. Коэффициент полезного действия двигателя на водороде примерно равен современным дизелям. Перевод дизеля для работы на газообразном топливе не требует больших конструктивных изменений. Проблемами при использовании водорода в качестве топлива является его производство, распределение и хранение в депо и на тепловозах. [c.308] Газообразный водород весьма опасен и неудобен в обращении. Жидкий водород требует температуры —240° С и сложной криогенной аппаратуры. В связи с этим в двигателях рассматривается возможность применения метал-логидридных систем, хотя они и в перспективе могут иметь значительно меньшую энергоемкость, чем жидкие нефтяные топлива при равной массе заряда. [c.308] Важным резервом повышения эффективности производства и эксплуатации дизелей являются организационно-технические мероприятия по сокращению типажа и постепенному переходу к единому унифицированному мощност-ному ряду тепловозных дизелей. По предварительным расчетам, унификация позволит в 2—3 раза сократить сроки создания новых модификаций дизелей, в 2—5 раз уменьшит количество типоразмеров дизелей и номенклатуру запасных частей, в 1,5— 2,5 раза сократит стоимость изготовления и ремонта дизелей, повысит технический уровень, надежность и долговечность дизелей. [c.309] Практикой установлено, что в эксплуатацию тепловозные дизели выпускаются с мощностью на 10—20% меньшей, чем достигнута в процессе доводки и испытания новых опытных образцов. [c.309] Модификации дизелей для маневровых тепловозов должны быть дефорси-рованными по рабочему процессу. При этом проблемы переходных процессов, повышенных тепловых и механических напряжений в значительной мере снимаются. [c.309] В перспективе можно ожидать значительное улучшение эргономических показателей тепловозных дизелей, снижение уровней шума, вибраций токсичности и дымности отходящих газов. По прогнозам ЦНИДИ, в 90-е годы использование демпфирующих сплавов, местной звукоизоляции, шумоглушителей, многокаскадной амортизации источников вибраций даст возможность снизить шум механический до 85—90 дБ и аэродинамический до 80—85 дБ. Снижение токсичности может быть достигнуто в первую очередь на дефор-сированных дизелях маневровых тепловозов. Перспективы развития автоматизации, а также развития основных конструкций узлов и агрегатов получили освещение в соответствующих разделах данного учебника. [c.309] Дизели являются наиболее экономичными тепловыми двигателями и сохраняют в обозримом будущем ведущую роль в транспортном машиностроении. Газотурбинные двигатели равных мощностей без регенерации имеют расходы топлива на номинальных режимах на 55—60% больше, а среднеэксплуатационные расходы возрастают еще на 15—25%. Поэтому газотурбинные двигатели при современном уровне их развития не являются достаточно конкурентоспособными с дизелями на локомотивах. [c.309] В основе современного конструирования лежат три взаимосвязанных принципа групповой, агрегатирования и взаимозаменяемости. [c.309] Дизели, находящиеся в серийном и массовом производстве, как правило, являются многоцелевыми. Количество типов дизелей, находящихся в производстве и массовой эксплуатации, постоянно сокращается при одновременном расширении сферы применения каждого типа за счет развития мощностных рядов дизелей. При этом под мощностным рядом дизелей понимают семейство однотипных двигателей, имеющих цилиндры одинаковых размеров и состоящих из унифицированных агрегатов, узлов и деталей. Дизели ряда отличаются номинальной частотой вращения, степенью наддува, числом цилиндров и должны охватывать возможно больший диапазон мощностей и обусловливать многоцелевое использование их различных модификаций. Изучение опыта развития дизелестроения за последние 20—25 лет и научная разработка принципов конструирования применительно к дизелям позволяют сформулировать основу рациональной методики построения мощностных рядов дизелей, рассчитанных на массовое и крупносерийное производство, и обеспечение наиболее выгодных в технико-экономическом отношении условий их эксплуатации. [c.310] ВИЙ эксплуатации. Обычно при максимальной длительной мощности дизелей давление ре устанавливают на 0,2—0,4 МПа ниже достигнутых при стендовых доводочных испытаниях. При непрерывной работе дизеля в течение 24 ч (судовые, стационарные установки) его номинальную мощность снижают до 85— 90%, а при непрерывной работе не более часа ре поднимают до 115%. Исследование применяемых на маневровых тепловозах и буровых установках отечественных и зарубежных дизелей с высоким коэффициентом приспособляемости по вращающему моменту (до 20%) в диапазоне 70% номинальной частоты вращения показало, что для этих целей применяются в большинстве случаев дизели, у которых Ре = 0,8 4- 0,9 МПа на номинальной мощности. Опыт показывает, что при установке тепловозных двигателей на судах (что широко применяется) их мощность и частота вращения снижаются на 10—25%. То же происходит при установке этих двигателей на стационарных объектах. [c.312] Для дизеля одного и того же типа в зaви и ю ти от установленной номинальной мощности, назначения и условий эксплуатации в довольно широких пределах может меняться моторесурс. Это связано с тем, что режим эксплуатации резко сказывается на износе деталей дизеля. Если за 100% принять срок службы (ГОСТ 10150—75) до капитального ремонта судовых дизелей, то для стационарных и тепловозных дизелей он должен быть не менее 85% для дизелей, применяемых на буровых и передвижных установках,— не менее 70%, а для дизелей, работающих в особо тяжелых условиях (экскаваторы, подъемные краны, дорожные машины и т. п.), — не менее 50%. Для У-образных дизелей моторесурс должен составлять не менее 75% однорядных. [c.312] Дизели тепловозов с гидропередачей в ряде установок должны работать по внешней характеристике в пределах 100—70% номинальной частоты вращения с коэффициентом приспособляемости, равным 1,2-н1,3. Это вынуждает ограничивать среднее эффективное давление указанных дизелей на номинальном режиме работы до ре 1,2-ь1,1 МПа. Соответственно будет расти удельная масса дизеля, в результате чего в значительной мере уменьшаются преимущества гидропередачи в отношении удельной массы по сравнению с электропередачей, при которой давление ре дизеля может быть на 25% больше. [c.312] Необходимо указать, что выбор числа цилиндров зависит в первую очередь от заданной мощности и связан с компоновкой двигателя, его уравновешенностью, крутильными колебаниями, равномерностью хода, условиями пуска, производственными возможностями и т. п. Наиболее часто применяются шестицилиндровые рядные двигатели, в которых простота конструкции сочетается с хорошей уравновешенностью. Рядные двигатели с числом цилиндров более 10 могут иметь недостаточную внутреннюю уравновешенность. Значительное распространение получили 8,12, 16- и 20-цилиндровые У-образные дизели. При меньшем числе цилиндров у У-образных дизелей приходится применять специальные уравновешивающие механизмы. В отдельных случаях при особо высоких требованиях к габаритным размерам и массе для достижения больших агрегатных мощностей могут применяться дизели с большим числом цилиндров и более сложных компоновок У-образные, Х-образные, звездообразные. Увеличение числа цилиндров, как и числа агрегатов, приводит к уменьшению надежности дизеля, усложнению его конструкции и повышению расходов при эксплуатации. [c.312] Таким образом, с помощью модификаций дизелей одного мощностного ряда можно охватывать большой диапазон мощностей. Обычно самый мощный дизель ряда может иметь в 3—5 раз, а в некоторых случаях даже в 10 раз большую мощность, чем наименее мощный дизель данного ряда. Характеристикой широты мощностного ряда может служить отношение наибольшей мощности к наименьшей. В качестве измерителя конструктивной унификации данного мощностного ряда могут быть применены коэффициенты применяемости. [c.312] Аналогично определяется коэффициент применяемости по количеству деталей. Можно определять раздельно коэффициенты применяемости только по унифицированным или только по стандартным деталям и узлам. Может быть подсчитано также отношение числа унифицированных деталей, свойственных всем модификациям ряда, к числу наименований деталей всего ряда. Как показывает сравнительный анализ конструкций дизелей различного назначения, принадлежащих к одному мощностному ряду, 75—85% деталей и 90% технологической оснастки являются независимыми от функционального назначения и могут быть унифицированы. Только небольшая часть деталей и узлов должна быть специальной для определенной модификации. Сохраняя стандартными диаметр цилиндра, расстояние между цилиндрами, ход поршня и большинство деталей и узлов, можно в течение многих лет систематически модернизировать дизели данного лющностного ряда, обеспечивая получение все более высоких параметров, соответствующих современному уровню техники, и сохранять стандартизацию и специализацию изделий и производства. Задача проекта заключается в том, чтобы новые конструкции прогрессивных дизелей создавать на основе достигнутых в ходе многолетней заводской доводки элементов конструкции. Без особой необходимости не следует отходить от апробированных и хорошо зарекомендовавших себя конструкций, так как для создания новых двигателей, равноценных по надежности, требуется много лет и большие материальные затраты. [c.313] Опасение, что форсирование современных дизелей, особенно при высоких давлениях наддува, вызывает усиленный износ, не подтвердилось, о чем свидетельствует практика отечественного и зарубежного (MAN, Maiba h Pilsti k и др.) дизелестроения. Сфера применения дизелей без наддува, как менее экономичных, в перспективе, вероятно, будет значительно сокращаться. [c.313] Повышение уровня унификации и применение агрегатирования в дизелестроении позволяет уменьшить объем конструкторских работ, сократить сроки проектирования и освоения производства, значительно повысить масштабы серийности и автоматизации производственных процессов, повысить надежность и долговечность, в несколько раз увеличить мощность дизелестроительных заводов на тех же площадях. [c.313] В сфере эксплуатации применение одного типа дизелей в различных по назначению и мощности установках создает удобства снабжения запасными частями, организации ремонта, обучения технического персонала, что снижает расходы по всем видам ремонта на 20%, намного снижает стоимость эксплуатационных расходов и резко сокращает сроки ремонтных работ. [c.313] Вернуться к основной статье