4.5.3. Снятие, анализ и обработка индикаторных
диаграмм дизельных двигателей
Индикаторные диаграммы, снятые с соблюдением необходимых условий,
позволяют определить индикаторную мощность и распределение ее по
цилиндрам двигателя, исследовать газораспределение, работу форсунок,
топливных насосов, а также определить максимальное давление цикла pz,
давление сжатия рс и др.
Снятие индикаторных диаграмм производят после прогрева двигателя при
установившемся тепловом режиме. После снятия каждой диаграммы индикатор
должен быть отключен от цилиндра 3-ходовым краном индикатора и
индикаторным клапаном на двигателе. Барабаны индикатора останавливают
отключением шнура от привода. Периодически после снятия нескольких
диаграмм поршень индикатора и его шток надо слегка смазывать. Не следует
производить индицирование двигателя при волнении моря свыше 5 баллов.
При снятии индикаторных диаграмм привод индикатора должен быть
исправным, индикаторные краны полностью открыты. Диаграммы рекомендуется
снимать одновременно со всех цилиндров; если последнее невозможно, то
последовательное снятие их надо производить в возможно более короткий
срок при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя.
Перед индицированием необходимо проверить исправность индикатора и его
привода. Поршень и втулка индикатора должны иметь полное прилегание;
смазанный поршень при снятой пружине из верхнего положения должен
опускаться в цилиндре медленно и равномерно под действием собственного
веса. Поршень и втулку индикатора смазывают только цилиндровым или
моторным маслом, но не приборным, которое входит в комплект индикатора и
предназначено для смазывания сочленений пишущего механизма и верхней
части штока поршня. Пружину и гайку (колпачок), зажимающую пружину, надо
завернуть полностью. Высота подъема пишущего штифта индикатора должна
быть пропорциональна давлению газов в индицируемом цилиндре, а угол
поворота барабана — пропорционален ходу поршня. Зазоры в шарнирных
соединениях передаточного механизма должны быть небольшими, что
проверяется легким покачиванием рычага при неподвижном поршне, а также
должен отсутствовать мертвый ход. При сообщении индикатора с рабочей
полостью цилиндра при неподвижном барабане пишущий штифт индикатора
должен чертить вертикальную прямую линию.
Индикатор связан с приводом либо специальным индикаторным шнуром, либо
специальной стальной лентой размером 8 х 0,05 мм. Шнур для привода —
льняной, плетеный; перед установкой новый шнур вытягивают в течение
суток, подвешивая к нему груз массой 2 ... 3 кг. При
неудовлетворительном состоянии шнура получаются значительные искажения
индикаторной диаграммы. Стальную ленту применяют для двигателей с числом
оборотов 500 об/мин и выше, а также если число оборотов меньше 500
об/мин, но соединение индикатора и привода имеет вид ломаной линии
длиной 2 ... 3 м. Пригодность шнура с точки зрения его вытяжки проверяют
снятием диаграммы сжатия при выключенной подаче топлива. Если линия
сжатия совпадает с линией расширения, то шнур пригоден к работе. Длину
индикаторного шнура необходимо отрегулировать так, чтобы в крайних
положениях барабан не доходил до упора. При коротком шнуре происходит
его обрыв, при длинном — диаграмма имеет укороченный вид („обрезанный”),
так как в конце хода поршня барабан будет неподвижен. Во время
индицирования шнур должен быть постоянно в натянутом положении.
При проведении атмосферной линии необходимо следить за тем, чтобы она
располагалась на расстоянии 12 мм от нижней кромки бумаги для
индикаторов модели 50 и 9 мм — модели 30. В этом случае пишущий механизм
будет работать в наиболее оптимальном диапазоне измерений и вести
правильную запись линии всасывания под линией атмосферного давления.
Длина диаграммы должна быть не более 90% наибольшего хода барабана.
Индикаторный шнур должен лежать в плоскости качания рычага индикаторного
привода. В среднем положении рьиага шнур должен быть перпендикулярен его
оси. Индикатор следует установить так, чтобы шнур не задевал
трубопроводы, машинные решетки и другие детали. Если же он задевает, и
это не устраняется изменением положения индикатора, то устанавливают
переходный ролик. При этом необходимо сохранить перпендикулярность шнура
от ролика к оси рьиага индикатора привода при среднем положении
последнего. Нажим карандаша (пишущего штифта) должен быть отрегулирован
так, чтобы он не рвал бумагу, а оставлял тонкий ясно видимый след.
Медный штифт должен быть всегда хорошо заточен. Сильный нажим карандаша
вызывает увеличение площади диаграмм. Бумага должна плотно прилегать к
индикаторному барабану.
Перед установкой индикатора во избежание засорения каналов и поршня
необходимо тщательно продуть индикаторный клапан двигателя. Перед
снятием диаграммы продувку повторить через 3-ходовой кран индикатора.
Перед индицированием двигателя индикатор должен быть хорошо прогрет.
Невыполнение этого требования приводит к искажению индикаторных
диаграмм. При установке и снятии индикатора нельзя пользоваться ударным
инструментом при зажатии и отдаче накидной гайки. Для этого служит
специальный ключ, входящий в комплект индикатора.
Индикаторы и индикаторные пружины не реже 1 раза в два года должны
проверяться органами надзора и иметь свидетельство о годности. Состояние
индикаторного привода проверяют на работающем двигателе снятием диаграмм
сжатия при выключенной подаче топлива (см. табл. 4.14). При правильно
отрегулированном индикаторном приводе линии сжатия и расширения должны
совпадать. При обнаружении дефектов в механизме газораспределения в
период анализа индикаторных диаграмм необходимо принять меры по их
устранению. После исправления дефектов произвести повторное
индицирование и обработку (анализ) индикаторных диаграмм.
Для исследования процессов всасывания, выпуска, продувки, горения
снимают специальные диаграммы.
1. Смещенные диаграммы для анализа процесса сгорания, работы топливного
насоса, форсунок, а также определения pz и рс. Снимаю7 тем же
индикатором, что и обычные, но в этом случае индикатор соединяют с
приводом соседнего цилиндра, мотыль которого расположен под углом 90 или
120° по отношению к мотылю индицируемого цилиндра.
2. Развернутые диаграммы для определения р,- двигателей, не имеющих
индикаторных приводов. На развернутой диаграмме должны быть нанесены
атмосферная линия и крайние положения поршня. Снимают индикатором с
независимым приводом барабана (например, с часовым механизмом).
3. Диаграммы-гребенки для определения pz и рс двигателей, не имеющих
индикаторного привода. Снимают обычным индикатором. Значения Pz и pc
определяют с помощью специальной масштабной линейки к соответствующей
пружине или обычной линейки. В последнем случае полученная высота
гребенки в миллиметрах делится на масштаб пружины. Анализ
диаграмм-гребенок необходимо производить совместно с развернутыми
диаграммами. Это обусловлено тем, что в индикаторном канале при
определенной его длине в момент вспышки топлива могут возникнуть
резонансные колебания газов, которые на развернутой диаграмме будут
представлены в виде волнообразной линии.
4. Диаграммы сжатия для проверки индикаторного привода, плотности
поршневых колец и определения рс. Снимают обычным индикатором при
выключенной подаче топлива в цилиндр.
5. Диаграммы для анализа процессов всасывания, выпуска и продувки.
Снимают обычным индикатором со спиральной пружиной пониженной жесткости
и увеличенным диаметром поршенька.
6. Обычные индикаторные диаграммы для анализа изменения рабочего
процесса двигателей, работающих с переменной нагрузкой. Снимают серией
на непрерывной ленте, следуют одна за другой через установленный
интервал.
Снятые индикаторные диаграммы перед обработкой анализируются, так как
из-за недостатков регулировки двигателя или в связи с неисправностью
индикатора, его привода или нарушением правил индицирования индикаторные
диаграммы могут иметь различные искажения. Характерные и наиболее часто
встречающиеся искажения нормальных диаграмм, их возможные причины и
способы устранения приведены в табл. 4.15. Причины искажения диаграмм в
большинстве случаев можно определить по их внешнему виду.
Индикаторные диаграммы обрабатывают в такой последовательности:
настраивают планиметр и планиметрируют все диаграммы; определяют их
площади; замеряют длины всех диаграмм и значения ординат Рс и Pz;
подсчитывают р,- для каждого цилиндра. Планиметр настраивают по площади
круга, очерченного планкой, прилагаемой к планиметру. В случае
отсутствия специальной планки показания планиметра проверяют по квадрату
на миллиметровой бумаге. Планиметрирование производят на гладкой доске,
покрытой листом бумаги. При установке планиметра его рычаги по отношению
к диаграмме располагают под углом 90°. При обводе диаграммы угол между
рычагами планиметра должен составлять 60... 120°.
Длину индикаторной диаграммы измеряют по
атмосферной линии. Ход привода следует выбирать таким, чтобы длина
диаграммы равнялась 70 и 90... 120 мм для индикаторов моделей 30 и 50
соответственно.
При отсутствии планиметра среднее индикаторное
давление р,- находится с достаточной точностью методом трапеции. Для
этого диаграмму разбивают вертикальными линиями на 10 равных частей.
Каждый участок делят пополам и посередине измеряют его высоту. При
оформлении результатов индицирования на бланке снятой диаграммы дизеля
необходимо указывать название судна, дату индицирования, марку дизеля,
номер цилиндра, масштаб пружины, длину и площадь диаграммы, полученные
параметры pz, рс, р,-, N{, п. Обработанные индикаторные диаграммы
каждого двигателя вклеивают в „Журнал индицирования” с соответствующим
анализом результатов индицирования. В пояснительном тексте должны быть
указаны выявленные недостатки регулировки двигателя и принятые меры по
их устранению. По окончании рейса ,.Журнал индицирования” и комплект
обработанных диаграмм надо представлять в МСС флота вместе с рейсовым
машинным отчетом. При обработке диаграмм, снятых с высокооборотных
дизелей, необходимо делать поправку на погрешность пишущего механизма
индикатора, которая в отдельных случаях может достигать 0,02... 0,04 МПа
(прибавляется к основному значению).