Основные сведения о дизелях типа РД и РНД

Глава  1.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О  ДИЗЕЛЯХ ТИПА  РД  и  РНД

§ 1. КРАТКИЙ  ОБЗОР  РАЗВИТИЯ  ДИЗЕЛЕЙ

Швейцарская фирма Зульцер со своими лицензиатами строит двигатели с  l905 г. Двухтактные двигатели типа Зульцер без наддува выпускались с 1920 г. с наибольшей агрегатной мощностью 8200 л. с., а цилиндровой—700 л. с. Применен наддув был в 1956 г. на старом  типе двигателя PC (RS). Наддув увеличил мощность двигателя на 33%.

Следующими более совершенными по конструкции явились дизели с  наддувом СД (SD). Затем были выпущены двигатели типа САД (SAD), РД (RD) (рис. 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Поперечный разрез дизеля типа РД Зульцер 

 

Рис. 2.  Поперечный разрез дизеля типа РНД Зульцер

 

 

 

Наиболее крупным двигателем этой серии является РД90 цилиндровой  мощностью около 2500 л. с. с диаметром цилиндра 900 мм и ходом поршня 1150 мм. 

     Наиболее совершенным типом двигателя, выпущенным фирмой  во второй половине 1968 г., является РНД (RND) (рис. 2). Самая крупная модель имеет диаметр цилиндра 1050 мм и ход поршня 3200 мм, что обеспечивает цилиндровую мощность 4000 л. с. (12-цилиндровый двигатель имеет мощность 48000 л. с.).       

     Таким образом, за 15 лет, с увеличением диаметра  цилиндра  на 45% и повышением наддува, цилиндровая мощность увеличилась в 5 раз.

     Двигатели фирмы Зульцер имеют в маркировке следующие буквенные обозначения: S—крейцкопфный; О—реверсивный;

Т—тронковый; Р—с  продувочным насосом; А—с газотурбинным  наддувом; R—с управлением выпуска; N—с газотурбинным наддувом при постоянном давлении.

    Фирма не всегда строго придерживается принятых обозначений.  Так в дизелях типа РД отсутствуют буквы S и А, хотя эти двигатели являются крейцкопфными и имеют наддув. В двигателях типа РНД отсутствуют заслонки, управляющие выпуском, но буква R осталась в марке.

После буквенных обозначений в  марке двигателя указывается  диаметр цилиндра  в сантиметрах. Перед буквенными обозначениями  стоит число цилиндров в агрегате.

 

§2, ПОСТРОЕЧНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДИЗЕЛЕЙ ТИПА РД и РНД.

Основные параметры, дизелей типа РД и РНД приведены в табл. 1. Термины «номинальная мощность», «эксплуатационная   мощность» и «максимально-длительная мощность», встречаемые в различных документах этих двигателей, идентичны. Они употребляются для обозначения одного и того же понятия—100%-ной частоты вращения. Перегрузка двигателя в течение ограниченного промежутка времени возможна только на 10% от значения указанной мощности. В общем случае допустимая нагрузка в двигателях зависит во многом и от оптимального выбора комплекса «корпус — гребной винт» и от эксплуатационных условий.

Первый двигатель типа РД (РД 76) Зульцер был с масляным охлаждением  поршней. Однако такие двигатели  выпускались недолго и почти  одновременно были разработаны двигатели  с водяным охлаждением поршней, имеющие более высокую цилиндровую мощность (см. табл. 1) за счет снижения тепло напряженности деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ).

.Первоначально все двигатели  с водяным охлаждением поршней  выпускались с одинаковым значением  цилиндровой мощности независимо  от количества цилиндров. Затем, испытания и расчеты, проведенные фирмой, показали, что у двигателей, имеющих  число цилиндров кратное  3, значение цилиндровой мощности при неизменной номинальной частоте вращения может быть увеличено.

Таблица 1

 Основные параметры дизелей типа РД и РНД Зульцер     

Марка двигателя	Диаметр цилиндра D, мм	Ход поршня  5, мм	Частота вращения п, об/мин	Число цилиндр.   I, шт.	Цилиндровая мощность Ne, э. л. с.	.Средне... эффективное давление Ре, кгс/см	Средняя скорость поршня, М/сек
РД90	900	1550	119	6—12	2000	7, 68	6, 15
			119	7,  8,  10	2200	8, 45	6, 15
			119	6,  9,  12	2300	8, 82	6, 15
			122	7,  8,  10	2400	9, 0	6.,30
			122	6,  9,  12	2500	9, 36	6,30
РД76	760	1550	119	6 - 12	1.300	7, 0	6, 15
			119	5—12	1500	8, 07	6, 15
			119	6, 9, 12	1600	8, 62	6, 15
			122.	5	1540	8, 10	6, 30
			122	6 - 12	1600	8,40	6,30
			122	6,  9,	1700	8, 92	6, 30
РД 68,	680	1250	135	5—12	1100	8, 07	5, 62
			135	6  -  12	ПбО	8,45	5 „62
			135	6,9,12	1200	8,83	5,62'
			150	5	1220	8,08	6,25
			150	7	1243	8,23	6,25
			150	8,10	1250	8,27	6,25
			150	6 ,  9, 12	1333	8, 83	6, .25
РД56	560	1000	170	5	760	8, 20	5, 67
			170	7	784.	8, 43	5, 67
			170	8,10	800	8, 60	5, 67
			170	6,  9, 12	833	9. 0	5, 67
РД 44	440	760	215	5	450	8,15	5,43
			215	7,   8,    10	475	8, 65	5, 43
			315	6,  9,  12	500	9,06	5,43
РНД 105	1030	1800	108	8  -  12	4000	10, 69	6, 48
РНД 90	900	1550	122	6—12	2900	10, 85	6,30
РНД 76	760	1550	122	5—10	2000	10, 40	6,30
РНД 68	680	1250	137	5 - 10	1500	10, 85	5,71
			150	5  -  10	1600	10, 90	6,25.

 

Объясняется это значительно лучшей организацией продувки  и, как следствие, более низкими температурными напряжениями. Поэтому следующим шагом в  усовершенствовании двигателей типа РД было увеличение мощности для машин с числом цилиндров, кратных 3.                                    

      Последние изменения  показателей двигателей касались  увеличения номинальной частоты  вращения  номинальной цилиндровой  мощности.У двигателей РД 90 и РД 76 частота вращения повышена до 122 об/мин, у РД68—до 150 об/мин. Однако эксплуатировать двигатели с такой частотой вращения возможно только при соответствующем гребном  винте. Наименьшее число цилиндров у двигателей РД44 и РД56 составляет 4, у двигателей РД 68, РД76 и РД90 равно 5. Однако в 1966 г. появилось сообщение об удачном испытании и монтаже  на судне 4-цилиндрового двигателя. РД76.  Это обстоятельство следует иметь в виду, так как в проспектах и каталогах для  двигателей РД76 указано минимальное число цилиндров 5.

В настоящее время фирмой и ее лицензиатами выпускаются двигатели  типа РНД, являющиеся результатом разработки хорошо зарекомендовавших себя  в эксплуатации двигателей РД. Фирма  сохранила основные особенности  дизелей РД: принцип поперечной продувки с простой цилиндровой крышкой  без заслонок, управляющих выпуском; сварную фундаментную раму и

 сварные станины, составляющие  с цилиндровыми  блоками жесткую  конструкцию; полное отделение  картера от цилиндров; водяную  систему охлаждения поршней; инструменты и приспособления, разработанные для двигателей РД.

Отличие двигателей рнд от РД заключается в следующем:

применена система наддува с  постоянным давлением, обеспечивающая  большую эффективность при высоких степенях наддува, чем импульсная, три этом вращающиеся заслонки, управляющие выпуском, ликвидированы; работа двигателя на малых нагрузках обеспечивается вспомогательной турбовоздуходувкой с электроприводом; сальники поршневого штока и телескопических труб охлаждения поршней имеют новую конструкцию и располагаются в специальной выгородке в подпоршневом пространстве; усовершенствована телескопическая система. Все это практически полностью предупреждает попадание масла и продуктов сгорания в системы охлаждения и смазки; цилиндровая втулка для интенсификации охлаждения имеет в верхней части специальные тангенциальные каналы.

Двигатели типа. РНД  обеспечивают  мощность от 7500 до 48000 л. с., т. е. могут с успехом применяться на современных специальных судах.

Несмотря на большие цилиндровые  мощности, двигатели типа РНД имеют меньшие температурные напряжения. При полной  нагрузке у двигателей РД76 и РД 90 температура стенки втулки против верхнего кольца при нахождении поршня в верхней мертвой точке (в.м.т.) составляет 180° С, а у РНД 90 и РНД 105— 150°C.                               '

Более низкая тепло напряженность  двигателей типа РНД повысила их надежность и снизила стоимость эксплуатации и ремонта.

Глава II

ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ДЕФЕКТЫ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ ДИЗЕЛЕЙ

§ 3. КРЫШКИ ЦИЛИНДРОВ

В процессе создания крейцкопфных дизелей большой мощности типа РД Зульцер решалась задача обеспечения прочности  долговечности деталей. Толщины стенок деталей, и в первую очередь втулки крышки цилиндра,  увеличиваются  пропорционально габариту дизеля; при этом соответственно повышаются тепловые напряжения. Совершенствование двигателей  заставило изыскать конструкции крышек цилиндров, подобные крышке дизеля РНД 76 (рис.3). Соприкасающиеся с горячими газами днища крышек цилиндров делаются сравнительно тонкими.  Обеспечение необходимой прочности при воздействии давления газа

Рис. 3. Камера сгорания дизеля типа РНД Зульцер:

I— штуцер масляный;  2—станина;  3 — втулка цилиндровая;  4 — головка поршня;  5—крышка цилиндровая;                   6— вставка цилиндровая;  7 — клапан предохранительный;  8—форсунка;   9 — клапан пусковой.

 

достигается поддерживанием днища  соответствующими деформируемыми ребрами  или опорными вставками. Фирма Зульцер  в своей усовершенствованной модели РНД 90 по сравнению с РД 90 добилась снижения максимальных напряжений от давления газов на 36% и термических нагрузок на 10%. В Эксплуатации крышки цилиндровые дизелей типа РД показали себя достаточно надежными. Удовлетворительная работа данного узла обеспечивается улучшениём конструкции, интенсификацией охлаждения и увеличением расхода воздуха.

§ 4. ВСТАВКИ ЦИЛИНДРОВЫХ КРЫШЕК, УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ  КОЛЬЦА  И   ВТУЛКИ

          Существенно  влияют на надежность в период  эксплуатации  дизелей Зульцер  вставки цилиндровых крышек. В  Черноморском пароходстве на  дизелях РД 76 отмечались появления кольцевых трещин в районе, гнезда форсунки, пускового и предохранительных клапанов, что приводило к выходу из строя  вставки. Аналогичные повреждения, но носящие характер редких случаев, имели место на судах типа «Красноград» Балтийского пароходства. Отмечается также ненадежность индикаторных кранов, пропуски которых приводят к местному перегреву вставки крышки цилиндра и искажению  индикаторных диаграмм.

В Азовском  пароходстве наблюдались  выходы из строя вставок цилиндровых крышек дизелей 6РД 76 на судах серии «Звенигород». На теплоходе «Запорожье» в течение одного года эксплуатации в гарантийном периоде вышли из  строя  2 вставки, на теплоходах «Златоуст» —6, «Закарпатье» —7. На 14  вставках под съемными гнездами форсунок образовались водотечные трещины. В пароходстве считают, что основная причина появления трещин—это наименьшее сечение вставки, расположенное в плоскости вращения мотыля: по оси вала двигателя сечение вставки имеет четыре ребра жесткости, в плоскости вращения мотыля— два.

При подводе тепла со стороны  камеры сгорания донышко вставки  стремится прогнуться выпуклостью  вниз, поэтому в ребрах форсуночного канала создаются растягивающие  напряжения, приводящие к образованию  трещин в слабом сечении. Образованию  трещин способствуют: остаточные напряжения и усадочные раковины в районе гнезда форсунки, возникающие в отливках вставок; несоблюдение плавного ввода в режим и вывода главного двигателя из режима полного хода, а также частые пуски, реверсы, их количество и характер; неравномерная и чрезмерная затяжка шпилек крепления вставок и арматуры; деформация посадочных буртов во вставках и цилиндровых крышках (рис. 4).  Анализ причин выхода из строя вставок в гарантийный период эксплуатации на судах «Златоуст» и «Закарпатье» позволяет отметить, что нарушений  Правил технической эксплуатации не было, но водотечные трещины стали появляться через 4—6 мес.  с начала работы двигателя, на некоторых  вставках — через 2—3 мес.

Причем, ни конструктивно, ни технологически они не отличались от предыдущих. Однако установлено, что затяжка  шпилек крепления  вставок  была неравномерной и величина ее на отдельных шпильках несколько превышала рекомендованное заводом значение (100 кгс\ м). Бурты вставок и крышек были неровны и зава-

лены внутрь цилиндра. Деформация буртов в крышках по замеру щупом составила 0,2 мм. При обжатии вставок появились в стенках форсуночного канала дополнительные напряжения, приводящие к образованию трещин. Проверка и притирка буртов, обжатие динамометрическим ключом шпилек  крепления вставок с ре- комендованным усилием, выполненные на двигателе теплохода «Закарпатье» в 1970 г., дали положительные результаты.

 

Рис. 4.   Деформации  буртов крышек цилиндровых дизелей типа РД:

А — разрез в плоскости вращения мотыля; б—разрез по оси вала двигателя;

I — места образования трещин; 2 — стрелка прогиба днища вставки при обжатии кормовых и носовых шпилек;                   3 — места прилегания  по  краске;   4—вставка;  5 — крышка.

Рис 5. Калибр-притир для исправления буртов в крышках и цилиндровых  вставках дизеля 6РД 76'

 

Для предотвращения возникновения  трещин во вставках цилиндровых крышек необходимы следующие мероприятия: 1) суда с дизелями типа РД Зульцер  снабдить набором динамометрических  ключей для обжатия шпилек крепления вставок и арматуры; 2) на судне иметь калибры—притиры для исправления буртов в крышках и вставках: два рабочих (рис. 5) и один контрольный. Бурты в крышках имеют завал во внутрь цилиндра, при притирке стирается внешняя сторона торца притира. Поэтому притиры периодически проверять и пришабривать по плите. Первую проверку и притирку буртов проводить через 2—3 мес. последующие — через 5—6 мес. до тех пор,  пока не стабилизируется ровная поверхность буртов.