Двигатель 6NVD AU (стр. 1 из 4)
Краткие характеристики двигателя 6NVDAU
Двигатели предназначены для установки на суда, в качестве главных, при непосредственной передаче мощности на гребной винт. Двигатели реверсивные, четырехтактные, с рядным расположением цилиндров, тронковые, простого действия, со струйным распыливанием топлива и воспламенением от сжатия.
Система охлаждения двигателей замкнутая. Насос внутреннего контура центробежный, наружного контура поршневой. В систему входят также водяной охладитель трубчатого типа и терморегулятор.
Смазка двигателей – циркуляционная под давлением, осуществляется навешенным двухсекционным насосом. Для прокачки двигателей перед пуском в системе установлен ручной насос.
Топливная система состоит из насосов высокого давления, форсунок закрытого типа, сдвоенного фильтра и трубопровода.
Пуск двигателей осуществляется сжатым воздухом давления 30 кГ/см2. Для пополнения воздушных баллонов в период работы двигателя имеется навешенный поршневой двухступенчатый компрессор. Система реверса – пневмогидравлическая с перемещением распределительного вала.
Двигатели, эксплуатирующиеся на судах МРФ, оборудуются системами ДАУ и АПС. Наибольшее распространение получила пневматическая система ДАУ конструкции ЛИВТ – ЦТКБ МРФ. Двигатели выпускаются правой и левой модели.
Конструктивные и общие технические данные двигателя 6NVD48Au:
Количество цилиндров – 6
Диаметр цилиндра, мм – 320
Ход поршня, мм – 480
Рабочий объем цилиндра, л – 38,6
Степень сжатия – 13,2
Максимальное давление сгорания на номинальной мощности, кГ/см2 – 60
Давление сжатия, кГ/см2 – 42
Давление наддува,кГ/см2 при числе оборотов в минуту 330 – 1,14
Система смазки:
Тип системы – циркуляционная под давлением
Масляный насос – один шестеренчатого типа, двухсекционный
Система пуска – пуск ДВС осуществляется сжатым воздухом
Остов двигателя состоит из фундаментной рамы, блока и цилиндровых крышек. Отдельные его части соединяются между собой шпильками и болтами, а фундаментная рама и блок, кроме того, анкерными связями.
Фундаментная рама. Это цельная чугунная отливка, имеющая поперечные перегородки по числу цилиндров, в которых расточены отверстия для установки рамовых подшипников. Рама имеет также продольные полки с наружной стороны, служащие для установки двигателя на судовой фундамент.
Нижняя часть фундаментной рамы является маслосборником. В диаметральной плоскости маслосборника установлена отсасывающая масляная труба с прорезями.
Блок цилиндра представляет собой чугунную отливку, разделенную перегородками по числу цилиндров. Внутри блока размещены цилиндровые втулки. Нижняя часть блока имеет с обеих сторон люки осмотра и ремонта механизма движения и рамовых подшипников. Люки закрываются крышками на прокладках из прессшпана.
Со стороны выпускного коллектора выше смотровых люков расположены лючки, служащие для осмотра и чистки зарубашечного пространства, образуемого внутренней поверхностью блока и наружной поверхностью цилиндровых втулок.
Со стороны всасывающего коллектора блок имеет горизонтальную полку, на которой располагаются топливные насосы и пусковые золотники.
Цилиндровая втулка изготавливается из легированного чугуна. В верхней части ее имеется бурт, опирающийся на поверхность выточки в блоке.
Уплотнение между полостью зарубашечного пространства и втулкой в верхней части достигается за счет пришабровки поверхностей опорного бурта и вытачки блока.
На торцевой поверхности втулки имеется кольцевая канавка, в которую входит буртик крышки цилиндров.
Крышка цилиндров представляет собой отливку из серого чугуна. Крепится она к блоку цилиндров шестью шпильками, проходящими через сверления в крышке.
С нижнего торца крышка имеет бурт, которым она входит в кольцевую выточку втулки цилиндра. Для предотвращения прорыва газов из камеры сгорания в выточку устанавливается красномедная прокладка.
В цилиндровой крышке имеется пять сквозных вертикальных отверстий для установки клапанов: впускного, выпускного, пускового, предохранительного и форсунки.
Коленчатые валы двигателей типа NVD48 цельные, изготавливаются поковкой из мартеновской стали. Угол заклинки валов 6-цилиндровых двигателей 120о.
С противоположного маховику конца коленчатого вала имеется фланец, к которому крепится зубчатая шестерня привода масляного насоса и эксцентрик для привода компрессора и поршневых водяных насосов.
Шатуны двигателя изготавливаются поковкой из стали. Каждый шатун состоит из стержня, верхней и нижней головок.
Стержень шатуна имеет круглое сечение. По оси стержня проходит канал для подвода смазки из нижней головки шатуна к головному подшипнику.
Расчет рабочего цикла двигателя
Процесс впуска
Давление впуска в начале сжатия определяется по формуле:
Pа=(1-δn) Pn(Н/м2).
Где:
δn – относительная потеря давления из-за сопротивления впуску
Pn – давление наддува
Pa=(1–0.10)*1.4=0.95*1.4=1.33 Н/м2
Определяем величину нагрева воздуха в турбокомпрессоре:
Где:
n – показатель политропы сжатия компрессора
To – температура окружающей среды
Рn – давление наддува
Ро - атмосферное давление
Определяем температуру в начале сжатия по формуле:
Ta=(To+γrTr)/1+γr
Найдем температуру свежего заряда с учетом подогревания его от стенок:
To=To+ΔT+ΔT1
T1o=293+6+81=380 К
Подставив значение в формулу получим:
Температура наддува воздуха равна:
Tн=То-ΔТ
Tн=380–10=370 К
Определяем коэффициент наполнения:
Процесс сжатия
Основные параметры состояния газа в начале сжатия Ра и Та определены.
Процесс сжатия протекает по политропе, и для простоты расчета цикла полагают, что политропа имеет средний постоянный показатель.
Найдем параметры состояния газа по окончании процесса сжатия Рс и Тс.
Давление в конце сжатия:
Где:
Ра-давление начала сжатия
ε-степень сжатия
n1-показатель политропы сжатия
Рс= 1,26*13,31,36 =38 кгс/см2
Температура в конце сжатия определяется по формуле:
Где:
Та-температура в начале сжатия.
Тс=380*13,31,36-1=380*2,5=890 К
Процесс сгорания
Самовоспламенение и сгорание топлива сложный процесс химического соединения его горючих элементов с кислородом воздуха, сопровождаемый выделением теплоты.
При расчете процесса сгорания рассчитывают давление в конце сгорания Рz и температуру в конце сгорания Тz.
Давление в конце сгорания рассчитывают по формуле:
Рz=λ*Pc, кгс/см2
Где:
λ – степень повышения давления, берется по справочным данным и колеблется в пределах от 1,4 до 2,2.
Произведем расчет давления конца сгорания:
Рz=1.6*38=60.8 кгс/см2
Температуру конца сгорания определяют путем решения уравнения сгорания:
Где:
β – коэффициент молекулярного изменения
λ – степень повышения давления при сгорании
ξ – коэффициент использования теплоты при сгорании
Qн – низкая теплота сгорания топлива
М1 – количество газа в начале горения
-средняя малярная изобарная теплоемкость продуктов сгорания 
-средняя малярная изохорная теплоемкость свежего зарядаРассчитаем все составляющие уравнения. Расчеты будем вести в системе единиц измерения СИ.
Найдем количество газов в начале сгорания М1, по формуле:
М1=0,5α (1+γr), КМоль/кг
Где:
α – коэффициент избытка воздуха и для данного дизеля колеблется в пределах от 1,5 до 1,7.
Произведем расчет количества газов в начале сгорания:
М1=0,5*1,5 (1+0,04)=0,78 КМоль/кг
Найдем количества продуктов сгорания М2 по формуле:
М2= М1+0,03 КМоль/кг
Произведем расчет количества продуктов сгорания:
М2=0.78+0.03=0.81 КМоль/кг
Найдем коэффициент молекулярного изменения β по формуле:
β= М2/ М1
Произведем расчет коэффициента молекулярного изменения:
β=
Найдем степень повышения давления по формуле:
Произведем расчет степени повышения давления:
По справочным данным коэффициент использования теплоты при сгорании ζ колеблется в пределах от 0,8 до 0,85, а низкая теплота сгорания топлива Qн равна 42000 кДж/кг.
Среднюю молярную изохорную теплоемкость свежего заряда
рассчитывается по следующей эмпирической формуле: