Циркуляционные системы смазки судовых дизелей


Категория Применение топлив в судовых дизелях

По своему конструктивному выполнению, комплектации отдельными агрегатами и их компоновке, по емкости масляных систем и другим признакам масляные системы судовых дизелей можно разделить на три группы: системы главных малооборотных дизелей, главных среднеоборотных двигателей и двигателей вспомогательного назначения (дизель-генераторов, дизель-компрессоров, аварийных двигателей и др.).

Масляная система судового малооборотного дизеля состоит из двух основных автономных систем: циркуляционной системы смазки и системы смазки цилиндров. Первая осуществляет смазку подшипников коленчатого вала, крейцкопфных (головных) подшипников, приводов и подшипников распределительного вала, упорного подшипника и других узлов трения в двигателе. Функцией циркуляционной системы смазки является также отвод тепла от головок поршней при масляном охлаждении.

Циркуляционная система смазки является замкнутой системой, в которой масло, после очистки от загрязнений и охлаждения, вновь поступает на смазку двигателя. Кратность циркуляции масла, т. е. количество циклов, совершаемых маслом в течение часа, у малооборотных дизелей самая низкая и составляет 2—4 ч-1, что объясняется большим объемом масляной системы, относительно невысокими температурами смазываемых деталей и малой загрязняемостью масла. В двигателях с масляным охлаждением поршней резко возрастает количество тепла, отводимого маслом, и поэтому для сохранения температуры масла, охлаждающего подшипники и другие узлы двигателя, на уровне, имеющем

место в дизелях с охлаждаемыми водой поршнями, увеличивается емкость циркуляционной системы смазки и кратность циркуляции масла. В малооборотных дизелях с масляным охлаждением поршней подача масляных насосов составляет 25—60 л/э. л. е., с водяным охлаждением — 10— 20 л/э. л. с.-ч. Большие значения относятся к дизелям с меньшими размерами цилиндров. Например, в двигателях МАН типа KZ с водяным охлаждением поршней удельная емкость системы составляет 1 л/э. л. е., а подача насосов около 10 л/э. л. с. • ч. Для двигателей Бурмейстер и Вайн K98FF с масляным охлаждением поршней, количество масла в системе составляет 2,7 л/э. л. е., а подача маслопрокачивающих насосов 25—30 л/э. л. с.-ч.

Принципиальная схема циркуляционной системы смазки малооборотного двигателя показана на рис. 48. Масло после смазки подшипников и охлаждения поршней стекает в одну из цистерн, расположенных под двигателем 8. Из сточной цистерны масло, пройдя фильтры грубой очистки, циркуляционными насосами 2 через сетчатые фильтры и магнитный фильтр подается в холодильник, откуда нагнетается в систему смазки главного двигателя. Перед холодильником устанавливается термостат, который при низкой температуре масла перепускает его прямо в нагнетательную магистраль двигателя, минуя холодильник.

Часть масла из сточной цистерны приемным насосом масляного сепаратора нагнетается в маслоподогреватель, откуда поступает в сепаратор для очистки от воды и загрязнений. Очищенное масло нагнетается насосом сепаратора в сточную цистерну двигателя. Для удаления из масла водорастворимых кислот, которые могут появиться в нем, если оно не содержит нейтрализующих присадок, в приемный трубопровод сепаратора подается в количестве пресная вода, нагретая до 70—80 °С. Горячая вода перемешивается с маслом, промывает его и затем удаляется из масла в процессе сепарации вместе с растворенными в ней кислотами.

Рис. 1. Принципиальная схема циркуляционной системы смазки малооборотного дизеля

При необходимости смены масла в двигателе оно может быть удалено из двигателя циркуляционным насосом.

Основной запас свежего циркуляционного масла обычно хранится в цистерне, расположенной рядом со сточной цистерной двигателя и имеющей примерно равный с ней объем. Часть свежего масла хранится в запасной цистерне циркуляционного масла, куда оно поступает через горловину с фильтром и периодически доливается в сточную цистерну для восполнения потерь масла на угар и утечки через неплотности. В сточной цистерне, для уменьшения во время качки судна перемещения масла из носовой части цистерны в кормовую и обратно, часто делают поперечные, не доходящие до дна цистерны, переборки, которые служат одновременно и ребрами жесткости. Объем сточной цистерны должен быть больше объема масла, находящегося в циркуляционной системе смазки. Это необходимо, чтобы контролировать уровень масла и предотвратить переполнение цистерны при доливках ее маслом или попадании в систему смазки двигателя воды. На ряде судов сточных цистерн нет. Для сбора масла используется соответствующим образом оборудованный отсек в двойном дне корпуса судна, расположенный под двигателем. Однако с точки зрения опасности обводнения или утечки масла более надежной является отдельно выполненная цистерна.

Помимо рассмотренной выше циркуляционной системы смазки подшипников, малооборотный дизель имеет автономную систему смазки турбовоздуходувок, а в некоторых дизелях — автономную систему смазки подшипников распределительного вала двигателя. Необходимость автономной системы смазки подшипников турбовоздуходувок вызывается применением для их смазки менее вязкого масла, чем для смазки подшипников коленчатого вала, а для смазки распределительного вала.— предотвращением попадания топлива в основную циркуляционную систему смазки двигателя вследствие протечек топлива из уплотнений топливных насосов. Каждая из этих систем имеет прокачивающий насос, холодильник и фильтры. Кроме этих систем, в двигателе с прямоточно-клапан-ной продувкой существует автономная линейная система смазки, выпускных клапанов и их коромысел.

Масляные системы главных среднеоборотных тронковых дизелей также имеют, как правило, две системы смазки: циркуляционную — для смазки подшипников и других узлов трения в двигателе и для охлаждения поршней и лубрикаторную — для смазки цилиндров двигателя. В этих системах применяют обычно один сорт масла, что вызвано неизбежностью смешивания этих масел во время работы двигателя.

Циркуляционные системы смазки главных среднеоборотных дизелей, в отличие от малооборотных, при примерно равных удельных объемах масляных систем (1—2 л/э. л. с.) имеют более высокую кратность циркуляции, достигаемую повышенным давлением масла в системе (4-f 7)Х98066 Па. Например, в двигателе Пилстик PC3V при давлении масла в системе около 7×98066 Па подача масла составляет 13,1 л/э. л. с.-ч, в то время как в малооборотных дизелях, где давление масла в системе находится в пределах (2-f4)X98066 Па, подача не превышает 2—3 л/э. л. с.-ч.

Большинство среднеоборотных дизелей имеет сухой картер. Нижняя часть фундаментной рамы обычно используется как маслосборник, откуда масло стекает в сточную цистерну, расположенную под двигателем. Циркуляционным масляным насосом масло из сточной цистерны, пройдя фильтры и маслоохладитель, нагнетается в масляный распределитель, из которого поступает на смазку рамовых подшипников коленчатого вала двигателя, подшипников распределительного вала, на смазку привода клапанов (в четырехтактных двигателях), упорного подшипника, регулятора, подшипников турбонагнетателей и другим узлам смазки двигателя. В некоторых двигателях во избежание загрязнений циркуляционного масла топливом и водой при подтеках соединений трубопроводов, расположенных на крышках цилиндров, смазка подшипников коромысел привода выпускных клапанов производится автономной масляной системой, работающей под низким давлением (0,5-0,8)Х98066 Па. Из рамовых подшипников через просверленные в коленчатом вале каналы масло поступает на смазку мотылевых (шатунных) подшипников, откуда по каналам в шатунах основная масса масла направляется на охлаждение поршней, а часть — на смазку головных подшипников.

В тронковых двигателях применяется только масляное охлаждение поршней. Обеспечение подвода воды в головки поршней с надежной системой уплотнений является задачей, пока еще не решенной. В двигателях с невысокой цилиндровой мощностью каждый поршень охлаждается струей масла, фонтанирующей из верхней головки шатуна и направленной на днище поршня. Затем масло стекает в картер двигателя. Этот способ охлаждения головки поршня является малоэффективным: температура днища поршня при такой системе охлаждения может достигать 300 °С, а канавки для верхнего поршнего кольца — 250—280 °С.

В тронковых двигателях с большой цилиндровой мощностью в головках поршней с целью их более эффективного охлаждения сделаны охлаждающие полости, как это имеет место при охлаждении головок поршней крейцкопфных дизелей. В качестве примера конструктивного выполнения такого вида охлаждения на рис. 1 приведена схема охлаждения головок поршней двигателя Бурмейстер и Вайн U45H цилиндровой мощностью 600 э. л. с. при 465 об/мин, диаметром цилиндра 450 мм и ходом поршня 540 мм.

Часть масла, поступающего из шатуна к каналам поршневого пальца, идет на смазку подшипников пальца, откуда сливается в картер двигателя. Остальной поток масла по трубе направляется в кольцевое пространство головки поршня для охлаждения боковой поверхности головки в зоне поршневых колец и наиболее нагретой части днища. Затем через горизонтальные каналы масло поступает во внутреннюю полость охлаждения поршня и, охладив днище, сливается по центральному каналу в картер двигателя. Полости в головке поршня заполнены маслом не полностью, так как количество масла, поступающего в поршень по трубе, меньше, чем вытекающего из поршня через канал.

Из-за действия инерционных сил происходит барботаж масла, что способствует лучшему отводу тепла от охлаждаемых поверхностей. В некоторых двигателях, например дизеле Растон АО цилиндровой мощностью 500 э. л. с. при 450 об/мин, подвод и отвод масла для охлаждения головок поршней производится телескопическими трубами, как у малооборотных дизелей.

Установки с большой агрегатной мощностью имеют независимые циркуляционные масляные насосы, сепараторы для очистки масла от воды и загрязнений и расположенные вне двигателя фильтры и маслоохладители.

Преимуществом масляных насосов с электроприводом является возможность осуществлять прокачку масла перед пуском двигателя, сохранять постоянство давления в масляной системе во время маневров судна и при работе двигателя на долевых нагрузках, прокачивать масляную систему после остановки двигателя для равномерного охлаждения. Последнее обстоятельство является весьма важным и выполняется, чтобы предупредить образование на боковой поверхности поршней и в полостях охлаждения их головок лаковых отложений. Эти отложения образуются вследствие повышения температуры деталей ЦПГ после остановки двигателя, если одновременно прекращается циркуляция масла и охлаждающей воды.

Среднеоборотные дизели цилиндровой мощностью свыше 500— 600 э. л. е., как правило, имеют автономную лубрикаторную смазку цилиндров. Исключением являются двигатели SEMT Пилстик РС-3 цилиндровой мощностью 950 э. л. с. при 470 об/мин, смазка цилиндров которых производится разбрызгиванием масла из картера. Число точек смазки в цилиндре, к которым лубрикатор подает масло, лежит в пределах от 2 до 6. Большинство двигателей имеет но 4 масляных штуцера на цилиндр, хотя встречаются дизели с двумя (Сторк-Веркспур ТМ 410, Ne=670 э. л. е., п = 550 об/мин) и шестью штуцерами (Ми-цубиси UEV42/56C, jVe=650 л. е., п = 380 об/мин). Подвод масла в цилиндры двигателя MAHVV 52/55 цилиндровой мощностью 900 э. л. с. при 400 об/мин весьма своеобразен: масло поступает к нижнему торцу цилиндровой втулки и через 4 канала, просверленные вертикально во втулке и такое же количество горизонтальных сверлений, выполненных в верхней части этих каналов, поступает на поверхность зеркала цилиндра, примерно в средней ее части.

Рис. 1. Схема охлаждения головки поршня дизеля Бурмейстер и Вайн t/45H

Общий расход смазочного масла в мощных среднеоборотных дизелях лежит в пределах 1,0—1,5 г/э. л. с.-ч, причем большая часть масла расходуется на смазку цилиндров. Например, в дизелях Зульцер В 40/48, где каждый цилиндр имеет по 4 точки смазки, расход масла, подаваемого лубрикаторами в цилиндры» составляет 0,9—1,1 г/э. л. е., что значительно превышает расход масла на доливки в циркуляционную систему смазки этого двигателя, который равен 0,2 г/э. л. с.-ч.

Масляные системы судовых среднеоборотных вспомогательных двигателей отличаются малой емкостью системы (0,4—0,8 л/э. л. с.) и высокой кратностью циркуляции масла (15—60 ч-1). Подача масляного насоса обеспечивает прокачиваемость масла порядка 10—40 л/э. л. с. Например, широко распространенные на флоте дизели 6ЧН 25/34 агрегатной мощностью 450 э. л. с. при 500 об/ мин имеют удельную емкость масляной системы 0,56 л/э. л. с. при кратности циркуляции масла 45 ч-1 и подаче маслопрокачивающе-го насоса 26,7 л/э. л. с.-ч. Эти двигатели, в зависимости от размещения работающего в циркуляционной системе масла, выполняются как с «сухим» картером, когда основное количество масла находится в отдельной цистерне, так и с «мокрым», когда большая часть циркулирующего в системе масла находится в поддоне картера двигателя.


Читать далее:

Категория Применение топлив в судовых дизелях