Разработка и производство подвижного состава для железнодорожного и городского рельсового транспорта
Разработка и производство подвижного состава для железнодорожного и городского рельсового транспорта
26 июня 2008 года ЗАО «Трансмашхолдинг» сдал заказчику – ОАО «Мурманское морское пароходство» – судовой двигатель ДБ62 0801 (6S50MC-C – по классификатору MAN B&W), изготовленный на Брянском машиностроительном заводе (БМЗ). Это тысячный дизель, выпущенный на БМЗ за время существования на предприятии дизелестроительного производства.
На Брянском заводе состоялась торжественная презентация тысячного двигателя с участием высоких гостей: представителей заказчиков и постоянных партнёров завода, администрации Брянской области, а также руководства Трансмашхолдинга и БМЗ.
Двухтактные малооборотные судовые двигатели по лицензии компании MAN B&W Diesel A/S (Дания) завод выпускает с 1961 года, являясь одним из крупнейших в Европе и единственным на постсоветском пространстве производителем таких дизелей. Они предназначены для установки в качестве главных двигателей на морские транспортные суда различного назначения – танкеры, контейнеровозы, балкеры, рыбопромысловые базы с неограниченным районом плавания.
БМЗ выпускает судовые двигатели агрегатной мощностью от 2400 до 15880 кВт, а их суммарная мощность с начала производства превысила к настоящему моменту 6,8 млн кВт.
Двигатели БМЗ установлены на судах, плавающих под флагами 30 стран, в том числе таких морских держав, как Великобритания, Швеция, Норвегия, Греция, США, Испания, Германия.
Лицензионные двигатели БМЗ обеспечивают полную взаимозаменяемость компонентов с дизелями производства других лицензиатов. Это дает возможность судовладельцам использовать не только сервисные центры БМЗ, но и разветвленную сервисную сеть фирмы-лицензиара – сервисные пункты, склады запчастей и мастерские, которые расположены в 54 портах всех континентов.
Тысячный судовой шестицилиндровый двигатель ДБ62 имеет мощность 12900 л.с. при 127 об./мин.
Сегодняшнюю производственную программу БМЗ составляют двигатели семейства MC – наиболее популярные среди судовладельцев малооборотные дизели, лидирующие на мировом рынке с начала 80-х годов. Эффективное сочетание таких определяющих параметров, как диаметр цилиндра, ход и средняя скорость поршня, среднее эффективное давление, позволяет получить те мощности и частоты вращения, которые необходимы для большинства строящихся сегодня судов. БМЗ выпускает двигатели семейства MC и его компактной версии MC-C, которая превосходит предшествующую по всем основным технико-экономическим параметрам.
Специалисты БМЗ внимательно следят за конъюнктурой рынка малооборотных судовых дизелей и готовы по требованиям судовладельцев изготавливать двигатели новейших модификаций самого высокого технического уровня для разнообразных типов транспортных морских и речных судов, причем в каждом случае дизель может быть максимально адаптирован к конкретному проекту судна.
Портфель заказов на двухтактные малооборотные двигатели постоянно увеличивается. Особое внимание при их изготовлении на заводе уделяется технологиям защиты окружающей среды в части сокращения вредных выбросов.
Классификация и принцип действия судовых двигателей внутреннего сгорания
Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) относятся к классу тепловых двигателей, в которых процесс сгорания топлива и превращения полученной при этом теплоты в механическую работу происходит в рабочем цилиндре самого двигателя. Рабочим телом здесь являются продукты сгорания топлива, чем и обусловлено название «двигатели внутреннего сгорания». Газообразные продукты сгорания топлива характеризуются высоким давлением и температурой. Силы давления продуктов сгорания действуют на расположенный в цилиндре поршень, вызывая его перемещение вдоль оси цилиндра. Поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала двигателя при помощи кривошипно-шатунного механизма и передается валу приводного механизма или валопроводу. Рабочим циклом двигателя называется комплекс процессов по превращению энергии топлива в механическую работу.
Рассмотрим принципы классификации двигателей.
По назначению судовые двигатели разделяются на главные и вспомогательные. Первые обеспечивают движение судна, а вторые приводят в движение вспомогательные механизмы энергетической установки (насосы, компрессоры, генераторы судовой электростанции и т. д.).
По способу осуществления рабочего цикла различают двухтактные двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня, соответствующих одному обороту коленчатого вала, и четырехтактные двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала. Таким образом, тактом называется часть рабочего цикла двигателя, соответствующая одному ходу поршня. Ходом поршня называется расстояние между мертвыми точками поршня; мертвыми точками поршня называются его крайние положения при движении в цилиндре.
По способу действия различают двигатели простого и двойного действия. У первых рабочий цикл совершается только в одной полости рабочего цилиндра — над поршнем, а у вторых — в обеих полостях рабочего цилиндра.
По способу наполнения рабочего цилиндра свежим зарядом различают двигатели без наддува, у которых всасывание рабочей смеси или воздуха производится поршнем (у четырехтактных ДВС) или за счет незначительного избыточного давления, создаваемого продувочным насосом (у двухтактных ДВС), и двигатели с наддувом, у которых рабочая смесь или воздух подается в цилиндр под повышенным давлением при помощи специального нагнетателя.
По способу воспламенения рабочей смеси можно выделить двигатели с принудительным воспламенением, у которых воспламенение рабочей смеси происходит от электрической искры, и двигатели с самовоспламенением рабочей смеси от сжатия (дизели), в цилиндре которых воздух сжимается и нагревается настолько, что впрыскиваемое в него жидкое топливо самовоспламеняется.
По способу образования рабочей смеси различаются двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые), у которых рабочая смесь приготовляется вне цилиндра, а зажигание ее в цилиндре осуществляется от электрической искры, и двигатели с внутренним смесеобразованием (компрессорные и бескомпрессорные дизели), у которых рабочая смесь приготовляется внутри цилиндра и самовоспламеняется от сжатия воздуха. В настоящее время наибольшее распространение на морских судах получили бескомпрессорные двигатели, как наиболее экономичные. Карбюраторные и газовые двигатели встречаются на легких речных и озерных катерах, а компрессорные дизели сняты с производства. Бескомпрессорным называется такой дизель, у которого распыливание топлива в цилиндре через форсунку осуществляется под высоким давлением подачи самого топлива. Иногда такие дизели еще называют дизелями с механическим распыливанием топлива. У компрессорных дизелей распыливание топлива производилось через форсунку при помощи сжатого воздуха, а для этого требовалось иметь постоянно действующий компрессор.
Быстроходность дизеля оценивается частотой вращения его коленчатого вала или средней скоростью поршня 
где s — ход поршня, м, а n — частота вращения вала, об/мин. В соответствии с ГОСТ 4393—74 у тихоходных дизелей 4,5 10 м/с. Малооборотными считают дизели, у которых 100 750 об/мин.
Схема работы четырехтактного бескомпрессорного дизеля показана на рис. 52. Открытие впускного 1 и выпускного 3 клапанов осуществляется кулачковыми шайбами распределительного вала двигателя.
Первый такт — всасывание (зарядка цилиндра). При движении поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) в рабочий цилиндр двигателя засасывается воздух из окружающей среды через впускной клапан 1 (выпускной клапан 3 закрыт). Для максимального наполнения рабочего цилиндра свежим воздухом клапан 1 открывается при нахождении кривошипа в точке 5 (до прихода поршня в ВМТ) и закрывается при нахождении его в точке 4, после того как кривошип перейдет НМТ. При всасывании давление в цилиндре несколько меньше атмосферного.
Второй такт — сжатие. При обратном движении поршня снизу вверх впускной и выпускной клапаны закрыты; происходит сжатие воздуха, в результате чего давление его повышается до 2800—4500 Н/м 2 (28—45 кгс/см 2 ), а температура до 600—700°С (873—973 К).
Третий такт — рабочий ход (горение и расширение). Выпускной и впускной клапаны продолжают оставаться закрытыми. Форсункой 2 топливо впрыскивается в цилиндр (камеру сжатия) в распыленном виде в момент, когда кривошип, находясь в точке 6, еще не дошел на несколько градусов до ВМТ, т. е. с некоторым предварением впрыска, которое необходимо для подготовки топлива к самовоспламенению. Под действием высокой температуры топливо воспламеняется и образуется большое количество газа. При этом за короткое время, измеряемое долями секунды, давление в цилиндре возрастает до 5000—12 500 кН/м 2 (50—125 кгс/см 2 ), а температура газа до 1600—2200°С (1873—2473 К). Под действием расширяющихся газов поршень перемещается вниз от ВМТ к НМТ.
Четвертый такт — выпуск. Когда кривошип, находясь в точке 8, еще не доходит до НМТ, открывается выпускной клапан, а поршень, перемещаясь от НМТ к ВМТ, вытесняет из рабочего цилиндра отработавшие газы. В это время выпускной клапан полностью открыт, а впускной закрыт. Давление в цилиндре снижается до 105—110 кН/м 2 (1—1,1 кгс/см 2 ), а температура газов до 350—400°С (623—673 К). Конец выпуска, т. е. закрытие выпускного клапана, происходит после того, как кривошип пройдет ВМТ (в точке 7). Это способствует лучшей очистке цилиндра от продуктов сгорания топлива.
Для осуществления тактов всасывания (зарядки), сжатия и выпуска требуется затрата некоторой механической энергии двигателя. Эта энергия накапливается в период рабочего хода в маховике и во всех движущихся частях двигателя, а затем расходуется за счет инерции их движения в течение трех указанных тактов. Поэтому двигатели снабжают маховиком, который является как бы аккумулятором кинетической энергии. У многоцилиндровых двигателей подготовительные такты в одном цилиндре осуществляются также за счет рабочих ходов в других цилиндрах, так как у таких двигателей цилиндры работают не одновременно, а через равные промежутки времени. Это же обеспечивает большую равномерность вращения вала двигателя.
Рабочий цикл двухтактного двигателя совершается за два хода поршня, или один оборот коленчатого вала. Двухтактные двигатели, в отличие от четырехтактных, либо вообще не имеют клапанов, либо имеют только выпускные клапаны. В обоих случаях продувка рабочего цилиндра свежим воздухом производится через специальные щели в его стенках — продувочные окна. В качестве продувочных насосов (нагнетателей) для двухтактных двигателей применяют поршневые, трехлопастные ротативные и центробежные насосы, приводимые в движение от коленчатого вала двигателя. Воздух от нагнетателя подается в кольцевой короб — ресивер, расположенный по окружности цилиндра, а из него через продувочные окна — в цилиндр.
На рис. 53 показана схема работы двухтактного дизеля с наиболее простой бесклапанной щелевой контурной продувкой цилиндра. Принцип работы двигателя целесообразно рассматривать с того момента, когда в результате воспламенения топлива и последующего за этим повышения давления и расширения газов поршень начинает перемещаться от ВМТ к НМТ (положение I) и совершается рабочий ход до момента открытия поршнем выпускных окон 3 (положение II). При дальнейшем перемещении поршня к НМТ, когда давление в цилиндре падает до 120—140 кН/м 2 (1,2—1,4 кгс/см 2 ), открываются продувочные окна 2 и начинается продувка цилиндров свежим воздухом, поступающим из нагнетателя в ресивер, а из него в продувочные окна (положение III) под давлением 1300—1500 кН/м 2 (1,3—1,5 кгс/см 2 ).
После этого поршень начинает перемещаться от НМТ к ВМТ (положение III), и до момента закрытия им продувочных окон 2 процесс продувки цилиндра продолжается. Выпускные окна остаются некоторое время открытыми для обеспечения более полной очистки цилиндра от газов. При дальнейшем движении поршня к ВМТ выпускные окна закрываются, и происходит сжатие воздуха (положение IV). При подходе поршня к ВМТ через форсунку 1 впрыскивается топливо, которое вследствие высокой температуры сжатого воздуха самовоспламеняется, и цикл повторяется. Таким образом, здесь можно выделить два основных такта — сжатие и расширение (рабочий ход), а такты впуска и выпуска как отдельные самостоятельные такты отсутствуют. Процессы очистки цилиндра от газов и наполнения его воздухом происходят наряду с основными тактами, как бы накладываясь на них. Можно также сделать вывод, что работа двухтактного двигателя без (продувочного насоса невозможна.
Основным способом повышения мощности современных четырехтактных и двухтактных дизелей является наддув — принудительная подача воздух в цилиндры. Это позволяет сжечь в том же объеме камеры сгорания большее количество топлива и получить соответствующий прирост мощности. Различают механический и газотурбинный наддув. При механическом способе наддува воздушный нагнетатель приводится в действие от коленчатого вала дизеля с затратой части его мощности. Более совершенным является газотурбинный наддув, когда нагнетатель приводится в действие газовой турбиной, работающей на выпускных газах дизеля.
Конструкция четырехтактного дизеля и общая компоновка его основных узлов и деталей показаны на рис. 54. В состав неподвижных деталей, образующих остов двигателя, входят фундаментная рама 1, станина (картер) 2, блок цилиндров 3 и крышки цилиндров 4. Полость, образованная станиной 2 и фундаментной рамой 1, называется картерным пространством, а сама станина, присоединенная болтами к фундаментной раме, образует картер.
В состав подвижных деталей, образующих кривошипно-шатунный механизм, входят поршень 9, поршневые кольца 8, поршневой палец 10, шатун 11, коленчатый вал 16 (поршневые штоки у крейцкопфных двигателей), маховик и др.
Механизм газораспределения состоит из впускных и выпускных клапанов 6 с пружинами, деталей привода клапанов (штанг толкателей) 7, роликов 12 толкателей, распределительного вала 13 с ведомой шестерней 18, кулачковых шайб 14 и шестерен 15 и 17 привода распределительного вала клапанных рычагов 5.
WÄRTSILÄ
Wärtsilä — финский концерн, который специализируется на производстве судовых энергетических установок, электростанций, винтовых механизмов, систем управления судном и другого оборудования. Корпорация Wärtsilä считается признанным мировым лидером в производстве и конструировании четырехтактных поршневых двигателей, обладающих большой мощностью, которые установлены на самые крупные круизные лайнеры, танкеры и контейнеровозы.
Дизельные двигатели
Wärtsilä является ведущей мировой компанией по производству энергетических установок морского и индустриального применения. Корпорация изготавливает четырёхтактные рядные и V-образные двигатели, предоставляет лицензию на изготовление рядных двухтактных двигателей под маркой Sulzer. Но все-таки главным продуктом являются среднеоборотные четырехтактные двигатели, в области производства которых, компания является мировым лидером.
В производстве малооборотных двухтактных двигателей фирма на третьем месте. Малооборотные двухтактные двигатели Wärtsilä являются оптимальным решением в качестве пропульсивных двигателей торговых судов с прямым приводом на винт. Система электронного управления по технологии « common rail » двигателей Wärtsilä играет ключевую роль в обеспечении судовладельцам снижения затрат на топливо.
Первая цифра обозначает количество цилиндров, буква L — цилиндры в ряд (в старых версиях R) и буква V — для V-образного двигателя. Последняя цифра — диаметр цилиндра в см, последняя буква означает код мощности, который используется только в двигателях судов, у двигателей электростанций его нет.
Например: 12V46C означает 12-цилиндровый V-образный двигатель с диаметром цилиндров 46 см, мощностью 975 кВт на цилиндр.
Газовые и универсальные двигатели
Конструкция газовых и универсальных двигателей в основе та же, что двигателей работающих на тяжёлом топливе. В обозначении двигателя та же логика, что и у дизельных двигателей, за исключением буквенного обозначения. В SG-моделях имеется свеча зажигания. В DF-моделях за зажигание смеси отвечает форсунка. DF-модели (Dual F uel ) могут работать на обычном дизельном топливе. Смена топлива может происходить во время работы двигателя. Предшественник DF GD-модель представляет более старое поколение, в котором газовую смесь надо было сжимать до впрыска в цилиндр, что требовало дорогого и подверженного поломкам дополнительного устройства.
Технологии газовых и универсальных двигателей
Ко всему вышеуказанному оборудованию мы поставляем СЗЧ согласно каталожным номерам производителя.
Для заказа запасных частей Вам необходимо указать модель двигателя (ENGINE MODEL), серийный номер двигателя (SERIAL NUMBER), которые указаны на заводской табличке двигателя. Это поможет избежать ошибок в идентификации конкретной запчасти
Для получения коммерческого предложения на поставку двигателя или запчастей к нему обращайтесь к нашим специалистам по указанным ниже контактным данным, либо воспользуйтесь формой подачи заявки прямо с сайта.
§ 46. Двигатели внутреннего сгорания
Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются поршневыми тепловыми двигателями, в которых топливо сгорает непосредственно внутри рабочего цилиндра. Образующаяся при сгорании смесь газов, расширяясь, перемещает поршень, совершающий механическую работу — вращение вала.
В качестве судовых ДВС в большинстве случаев применяются только дизели. Дизелями называются такие ДВС, в которых топливо, вводимое в цилиндр, в конце сжатия в нем поршнем свежего воздуха самовоспламеняется под действием температуры, поднявшейся вследствие образовавшегося в цилиндре высокого давления.
Двигатели, работающие на бензине с внешним смесеобразованием (карбюраторные двигатели) и с искусственным зажиганием топлива от электрической искры, устанавливают преимущественно на легких судах и быстроходных катерах.
Двигатели, в которых свежий воздух поступает в цилиндры под давлением выше атмосферного, называются двигателями с наддувом . Большинство ДВС средней и большой мощности бывают двигателями с наддувом.
Как известно, двигатели делятся на четырёхтактные , в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, и двухтактные , в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня.
В соответствии с количеством оборотов коленчатого вала различают двигатели тихоходные и быстроходные . Дизели, совершающие 100—200 об/мин, называются малооборотными.
Двигатели внутреннего сгорания разделяются на реверсивные — те, которые могут менять направление вращения, и на нереверсивные . Судовые двигатели в большинстве случаев являются реверсивными. Нереверсивные двигатели устанавливают для привода электрических генераторов.
При работе нереверсивных двигателей на винт их снабжают реверсивными муфтами или реверс-редукторами, обеспечивающими изменение вращения винта без остановки двигателя или перемены направления вращения коленчатого вала. Нереверсивные двигатели могут быть применены при использовании винтов регулируемого шага (ВРШ).
Обычно судовые дизели средней и большой мощности делаются реверсивными с особым устройством, обеспечивающим перемену направления вращения коленчатого вала.
В качестве топлива для судовых дизелей используют тяжелые сорта жидкого топлива — дизельное и моторное.
Эффективный к. п. д. современных малооборотных дизелей достигает 42%, быстроходных— 37%. Наибольший эффективный к. п. д. и наименьший удельный расход топлива—у двигателей большой мощности. В опытных образцах двигателей с высоким наддувом эффективный к. п. д. достигает 45%.
Пуск в ход дизелей осуществляется сжатым воздухом, подаваемым из специальных пусковых баллонов под давлением 25— 30 атм, содержащих запас воздуха не менее чем на 6 пусков. На судах применяют как четырехтактные, так и двухтактные двигатели. Наибольшая мощность четырехтактных двигателей обычно не превышает 1500 э. л. с, поэтому в большинстве случаев на судах они применяются как вспомогательные и лишь в установках малой мощности — в качестве главных двигателей. В качестве же главных двигателей средней и большой мощности применяют двухтактные двигатели. На современных морских теплоходах ставят мощные малооборотные двигатели с непосредственной перодачей вращения на гребной вал.
«Единый двигатель» представляет собой энергетическую установку, обеспечивающую работу обычного дизеля подводной лодки в подводном положении по замкнутому циклу. Эта установка работает на окислителе, которым служит газообразный или жидкий кислород, содержащейся в баллонах. Выхлопные газы дизеля, очищенные и обогащенные кислородом, снова подаются во всасывающий коллектор, а избыточное количество газов отводится за борт.
На опытной немецкой подводной лодке среднего водоизмещения, построенной в период второй мировой войны, была предусмотрена установка, работающая по замкнутому циклу, мощностью всего лишь 1500 л. с. Суммарный удельный расход топлива и кислорода при работе этой установки был очень велик. Поэтому основными недостатками подводных лодок с-«единым двигателем» является малая дальность плавания, зависящая от запасов кислорода, а также повышенная взрыво- и пожароопасность в помещениях лодки.
Работа дизеля под водой (РДП) обеспечивается устройством, выдвигающимся на поверхность воды при плавании подводной лодки на перископной глубине и подающим наружный воздух. Впервые это устройство было применено в 1944 г. на немецких подводных лодках и получило название «шноркеля».
Принципиальная схема такого устройства показана на рис. 73.
