Động Cơ Đốt Trong Tàu Quân Sự - Nhiều Tác Giả

Kinh nghiệm làm việc của các kỹ sư, thợ máy cho thấy rằng, việc khai thác hiệu hiệu quả hệ động lực điêden tàu quân sự chỉ có thể có trong trường hợp nếu đội ngũ phục vụ hệ động lực có đ

Chương 1 đIều kiện làm việc, đặc điểm và các tính chất khai thác của Động Cơ Đốt Trong

Tàu quân sự 1.1 Khái quát

Cơ sở lý thuyết khai thác ĐCĐT xây dựng trên sự hiểu biết chắc chắn những kiến thức về kết cấu, lý thuyết các quá trình công tác trong ĐCĐT, máy tăng áp và tua bin khí, tự động điều chỉnh và các vấn đề khác

Thực tế khai thác hệ động lực điêden được xây dựng trên những kinh nghiệm

sử dụng các điêden tàu quân sự hàng ngày và trong các điều kiện chiến đấu, trên những kết quả nghiên cứu ở nhà máy và các phòng thí nghiệm Kinh nghiệm đó được thể hiện trong các bản thuyết minh khai thác động cơ, trong các thuyết minh sử dụng các phương tiện vận động và trong các tài liệu khác

Kinh nghiệm khai thác ĐCĐT tàu quân sự được tích luỹ từ thực tế qua nhiều năm sử dụng Đầu tiên việc sử dụng động cơ dựa trên sổ tay hướng dẫn và thuyết minh khai thác được hoàn chỉnh dần từ năm này qua năm khác thể hiện được sự tích luỹ các kinh nghiệm khai thác trong các điều kiện khác nhau Những vấn đề cũ, lạc hậu sẽ bị loại bỏ và từng vấn đề mới được bổ sung chỉ sau khi được kiểm nghiệm qua thực tế và tỏ ra hết sức cần thiết Rất nhiều vấn đề trong các thuyết minh được viết sau khi đã xuất hiện các hư hỏng và tai nạn, kết quả của công tác nghiên cứu khoa học đã chứng minh sự cần thiết phải thay đổi nội dung cho phù hợp

Như vậy không có một nội dung nào trong thuyết minh là không quan trọng, từng điểm, từng nội dung cụ thể đã được kiểm nghiệm qua thực tế nhiều năm Điều

đó đòi hỏi người khai thác vận hành phải tôn trọng các thuyết minh, nghiên cứu kỹ

nó, hiểu biết cặn kẽ những yêu cầu của tất cả các vấn đề đó và thực hiện nghiêm chỉnh trong suốt thời gian khai thác động cơ Kinh nghiệm cho thấy rằng, không cho phép loại bỏ bất cứ điểm nào của thuyết minh Dù chỉ không thực hiện một chỉ dẫn nhỏ, đầu tiên thoáng nhìn không có vấn đề gì nhưng dần dần đưa đến sự gãy vỡ, tai nạn, sự

cố, hỏng động cơ làm cho tàu không hoàn thành được nhiệm vụ chiến đấu, có khi đưa đến tai nạn lớn làm chết người và chìm tàu

Vấn đề khai thác ĐCĐT có nghĩa là sử dụng nó theo mục đích trong các điều kiện hàng ngày và chiến đấu phù hợp với thuyết minh hướng dẫn và những lời khuyên Thực hiện được các vấn đề trên cho phép:

- Giữ được động cơ không hư hỏng và luôn sẵn sàng chiến đấu

- Đạt được công suất thiết kế để bảo đảm tốc độ tàu cho trước;

- Đạt được chỉ tiêu kinh tế thiết kế và bảo đảm được phạm vi hoạt động của con tàu;

- Phòng ngừa được khả năng quá tải và bảo đảm sự làm việc tin cậy và nâng cao tuổi thọ của động cơ

Hệ động lực điêden làm việc tin cậy và lâu dài chủ yếu là do phương án thiết

kế, các yếu tố kết cấu, công nghệ và rất quan trọng là các yếu tố khai thác, mức độ đào tạo đội ngũ thuyền viên cao, thông thạo kỹ thuật phục vụ động cơ Kinh nghiệm làm việc của các kỹ sư, thợ máy cho thấy rằng, việc khai thác hiệu hiệu quả hệ động lực điêden tàu quân sự chỉ có thể có trong trường hợp nếu đội ngũ phục vụ hệ động lực có được một trình độ hiểu biết nhất định và các kỹ năng thực hành

Để khai thác hiệu quả hệ động lực, cán bộ, chiến sĩ ngành V trên tàu cần phải:

- Hiểu biết về kết cấu của động cơ và tổng thể hệ động lực;

- Có sự hiểu biết cụ thể về các quá trình vật lý xảy ra trong động cơ;

- Hiểu được sự tác dụng lẫn nhau của các thành phần hệ động lực ở các chế

- Chính xác và tự tin thực hiện thuyết minh hướng dẫn khai thác động cơ

Kiến thức chuyên môn và trình độ thực hành tốt của thuyền viên tạo điều kiện phát hiện ra những phương hướng mới sử dụng trạm năng lượng và tăng thêm thời gian phục vụ của nó Luôn luuôn ghi nhớ rằng, thuyết minh khai thác và những chỉ dẫn không thể phòng ngừa trước tất cả các trường hợp có thể xảy ra trong khi động cơ

làm việc Vì vậy, thuyền viên trên cơ sở sự hiểu biết của mình cần phải rèn luyện khả năng giải quyết nhanh chóng và đúng đắn trong các điều kiện khai thác hàng ngày và trong chiến đấu của hệ động lực Vậy nên cũng cần chú ý đến vấn đề là thuyết minh của nhà máy chế tạo không thể đề cập được hết những đặc điểm của hệ động lực tàu nên gây thêm sự phức tạp trong khai thác động cơ và đòi hỏi phải độc lập giải quyết rất nhiều vấn đề về công tác phục vụ chúng

Trong tất cả các trường hợp khai thác ĐCĐT, cơ sở chủ yếu dựa trên những tài liệu và thuyết minh thống nhất phải sử dụng trong những điều kiện hàng ngày và chiến đấu Việc khai thác động cơ trong những điều kiện chiến đấu do nhiệm vụ của con tàu quyết định Tất cả những chế độ làm việc đặc trưng cho những điều kiện chiến đấu cần được phản ảnh trong học tập và thực hành hàng ngày Trong thời gian hoàn thành các nhệm vụ chiến đấu động cơ thường phải khai thác trong điều kiện đặc biệt, đặc trưng bằng các chế độ công tác như: chuẩn bị khẩn cấp, khởi động và sấy nóng các động cơ, động cơ làm việc khi có hư hỏng một số chi tiết, vận hành khi không có chiếu sáng buồng máy Trong chiến đấu, có thể cho động cơ làm việc trong thời gian ngắn với các thông số vượt mức giới hạn và sử dụng chúng khi có một số bộ phận bị hỏng

Những điều kiện chiến đấu được đặc trưng bằng cả trạng thái tâm lý của thuyền viên dưới tác dụng của vũ khí địch, khi phục vụ ĐCĐT ở tình trạng hư hỏng, trong hoả hoạn và khi nước tràn vào khoang tàu Hành động của thuyền viên trong các điều kiện này dựa vào sự điều khiển động cơ, khắc phục những hư hỏng và sử dụng các biện pháp đảm bảo sức sống tàu Tất cả những hành động trên cần phải được rèn luyện thường xuyên và cần phải thuần thục gần như phản xạ tự nhiên

Một điều kiện quan trọng nữa là khai thác động cơ trong hoàn cảnh sóng gió,

do ảnh hưởng của gió và lắc làm tăng đột ngột tải cho động cơ chính, chế độ làm việc trở nên không ổn định Tàu đi trong sóng gió làm tăng nhanh độ mệt mỏi say sóng, làm giảm sự chú ý và thậm chí làm mất hoàn toàn khả năng làm việc của thuyền viên Thực tế khai thác động cơ cho thấy, trong các điều kiện này việc bảo đảm trạm năng lượng làm việc tin cậy và hoàn thành các nhiệm vụ chiến đấu chỉ có được khi nào thuyền viên có trình độ hiểu biết và rèn luyện tốt

Sau khi nghiên cứu phần “Khai thác ĐCĐT tàu quân sự ” học viên cần phải biết những đặc điểm làm việc và nguyên tắc khai thác động cơ trong các điều kiện khai thác tàu quân sự

Mỗi học viên cần phải nắm và làm được:

- Kỹ thuật tổ chức khai thác ĐCĐT thông thạo;

- Tự mình chuẩn bị khởi động, khởi động và phục vụ động cơ trong thời gian làm việc;

- Biết phân tích tìm những điều kiện khai thác thích hợp, xác định các chế độ làm việc của động cơ như khi có quá tải và có hư hỏng

- Điều chỉnh, đánh giá tải và xác định công suất động cơ

- Tìm và khắc phục những trục trặc xảy ra, đánh giá tình trạng kỹ thuật của động cơ và xác định khả năng tiếp tục khai thác

- Hướng dẫn tài liệu kỹ thuật khai thác ĐCĐT

- Hướng dẫn cho nhân viên cấp dưới thực hiện nhiệm vụ theo chức trách của mình

Một số tài liệu quan trọng giúp cho quá trình khai thác như sau:

- Điều lệ công tác kỹ thuật tàu;

- Tài liệu chỉ dẫn về sử dụng chiến đấu các trang bị kỹ thuật trên tàu;

- Các điều luật khai thác điêden tàu thuỷ;

- Các bản thuyết minh và chỉ dẫn về khai thác ĐCĐT và các thiết bị trên tàu

1.2 Những đặc điểm công tác của động chính tàu quân sự

1.2.1 Điều kiện làm việc của ĐCĐT tàu quân sự

Những ĐCĐT dùng trên tàu quân sự để truyền năng lượng cho trục chân vịt và

để dẫn động các máy phụ Trong trường hợp thứ nhất, chúng được gọi là động cơ chính, trong trường hợp thứ hai chúng được gọi là động cơ phụ

Các động cơ chính đặt trên tàu quân sự làm việc trong các điều kiện đặc biệt Những điều kiện làm việc đặc biệt của các động cơ được xác định bằng việc chúng nằm trong thành phần của tổ hợp đẩy tàu, bao gồm: động cơ, bộ truyền động, hệ trục,

chân vịt và vỏ tàu Mỗi thành phần của tổ hợp đẩy tàu có các đặc tính riêng và chúng

có liên quan chặt chẽ với nhau, vì vậy tải của động cơ sẽ được xác định bằng các đặc điểm của đặc tính thành phần riêng của tổ hợp đẩy tàu, phụ thuộc vào trạng thái kỹ thuật và chế độ làm việc của chúng

Những điều kiện làm việc của ĐCĐT tàu quân sự quay chân vịt, được xác định bằng các yếu tố kết cấu và khai thác

- Tình trạng thân vỏ tàu và chân vịt (hà bám thân vỏ và chân vịt, mức độ gồ ghề

bề mặt, có độ nghiêng ngang hoặc nghiêng dọc …);

- Sự sai biệt lượng chiếm nước so với giá trị định mức;

- Thực hiện các chế độ (quay vòng, tăng tốc, đảo chiều …);

- Các điều kiện khí hậu thời tiết (gióg, gió xoáy, có đóng băng …);

- Làm việc ở chế độ lai dắt, động cơ làm việc ở chế độ giới hạn (chế độ sóng gió), làm việc ở mớn nước cạn;

- Sử dụng một phần (cục bộ) chân vịt ở trạm có nhiều chân vịt hoặc một phần động cơ khi trục chân vịt do nhiều động cơ dẫn động;

- Điều kiện ngoại cảnh (điều kiện khí quyển, giảm áp ở đường nạp và cản áp ở đường thải …)

Tổng hợp tất cả tải của động cơ quay chân vịt có bước cố định được xác định

bằng đặc tính chân vịt có biểu thức gần đúng dưới dạng:

Trong đó: Ne - Công suất có ích của động cơ;

C, m - Các hệ số không đổi

Giá trị m phụ thuộc vào kiểu tuyến hình vỏ tàu Nó thay đổi trong phạm vi rộng

từ 1, 5 đến 3, 5 và xác định sự phụ thuộc của công suất động cơ vào số vòng quay khi làm việc với chân vịt C phụ thuộc vào các thông số công tác của chân vịt, thân vỏ, điều kiện, chế độ hoạt động của hệ động lực

Hình dáng các đường đặc tính chân vịt của tàu quân sự có các tuyến hình thân vỏ khác nhau như trên hình 1.1 Từ hình vẽ ta thấy: công suất của động cơ làm việc ở các chế độ bộ phận được sử dụng nhiều nhất ở các tàu có tuyến hình lướt và có cánh ngầm Đồng thời các động cơ của các tàu này có lượng dự trữ công suất nhỏ để cơ động và tăng tốc Đối với các tàu có cánh ngầm ở chế độ chuyển sang làm việc trên cánh thường là quá tải, động cơ làm việc lâu dài ở chế độ này không cho phép

Đặc tính chân vịt phụ thuộc vào các

yếu tố khai thác, có thể chia ra đặc tính

chân vịt “nặng” và đặc tính chân vịt

“nhẹ” Trong biểu thức phân tích sự thay

đổi này được xác định bằng hệ số C Nếu

khi nổi trên mặt nước

Hình 12 Sự thay đổi các đặc tính phụ thuộc vào các điều kiện hoạt động trên biển

1- Tuyến hình chiếm nước;

2- Tuyến hình lướt;

3- Tàu có cánh ngầm;

4- Đặc tính hạn chế của động cơ; 5- Đặc tính ngoài của động cơ

1.2.2 Những đặc điểm công tác của ĐCĐT tàu quân sự

Đặc điểm làm việc của động cơ tàu quân sự được xác định chủ yếu dựa vào mục đích của tàu và nhiệm vụ chiến đấu của nó Đối với các tàu có nhiệm vụ như: vận tải, tìm địch, tấn công, cơ động trong thời gian tấn công hoặc trong thời gian diễn biến trận đánh, săn đuổi hoặc phá vây và cả những nhiệm vụ đặc biệt như: tuần tiễu, quét lôi, thả mìn, hộ tống, đổ bộ,… dựa vào nhiệm vụ chiến đấu và thực hiện các nhiệm vụ trong một chế độ xác định có những đặc điểm khai thác riêng

Các đặc điểm khai thác đặc trưng cho các ĐCĐT chính của tàu quân sự như sau:

1 Đặc điểm khai thác động cơ chính

Động cơ chính làm việc trong điều kiện phụ thuộc nhiều vào điều kiện khai thác, chúng có một số đặc điểm cơ bản sau:

- Phạm vi thay đổi vòng quay và tải theo đặc tính chân vịt rộng;

- Khởi động, đảo chiều và thay đổi chế độ làm việc nhiều;

- Làm việc lâu ở các chế độ tải nhỏ và trung bình;

- Làm việc trong điều kiện bị lắc, nghiêng ngang và nghiêng dọc cố định;

- Làm việc khi có các bộ phận của động cơ và hệ thống bị hỏng;

- Khó khăn trong việc và sửa chữa động cơ do việc bố trí chật hẹp trong khoang máy;

- Khả năng xâm nhập của nước vào các khoang bên trong động cơ do máy thường bố trí dưới mớn nước của tàu

Các ĐCĐT đặt dưới tàu ngầm dựa vào sử dụng chiến đấu được khai thác ở các chế độ đặc biệt trong các điều kiện phản áp và giảm áp tăng Chúng phải làm việc để bảo đảm công suất cho các máy tiêu công khác nhau: chân vịt, máy phát, cùng đồng thời cho chân vịt và máy phát (chế độ “chân vịt -nạp” và chế độ “chân vịt -tiêu thụ”)

2 Đặc điểm động cơ phụ

ở các tàu quân sự, các ĐCĐT được sử dụng để dẫn động các máy phát điện một chiều và xoay chiều Số lượng điêden - máy phát đặt trên tàu không chỉ dựa vào tổng công suất cần thiết mà còn dựa vào yêu cầu bảo đảm sức sống tàu, vì vậy tất cả các điêden - máy phát hoặc một bộ phận cần phải bảo đảm làm việc song song trên lưới điện

Các điêden - máy phát có các đặc

điểm sau:

- ổn định, làm việc lâu dài ở vòng

quay định mức;

- Việc thay đổi tải lớn phụ thuộc vào

việc đóng, ngắt các máy tiêu thụ;

- Bảo đảm làm việc song song một số

máy phát

Đối với hệ thống điều khiển điêden - máy phát, từ việc cần phải có sự làm việc

song song người ta đề ra một số các yêu cầu phụ: Kết cấu của điều tốc phải đảm bảo

sự sai lệch của các đặc tính điều tốc trong thời gian động cơ làm việc Yêu cầu này

cho phép đảm bảo được độ lệch giống nhau của đặc tính điều tốc và sự phân bố đồng đều tải giữa các điêden - máy phát làm việc song song Trên hình 1.3 biểu diễn đặc tính điều tốc của các điêden - máy phát A, B có độ dốc của đặc tính điều tốc khác nhau Như trên hình vẽ điêden - máy phát A có đặc tính thoải hơn ở các tải gần với tải toàn phần có thể luôn quá tải do sự phân bố tải không đồng đều giữa các điêden - máy

phát

1.3 phân loại các chế độ làm việc và sự phân chia công suất của ĐCĐT tàu quân sự

1.3.1 Phân loại chế độ làm việc của ĐCĐT tàu quân sự

1 Khái niệm chế độ làm việc của ĐCĐT tàu quân sự

Chế độ làm việc của động cơ là trạng thái làm việc của nó được đặc trưng bằng tải, số vòng quay, các điều kiện ngoại cảnh, trạng thái nhiệt và các đặc tính thay đổi của chúng

Đôi khi khái niệm “chế độ làm việc” còn được hiểu là các trường hợp làm việc đặc trưng của động cơ, trong các điều kiện hoạt động tiêu biểu, ví dụ: “chế độ sóng gió”, “chế độ chân vịt - nạp”, chế độ lai dắt …

Hình 1.3 Sự phân bố tải giữa các điêden - máy phát có độ dốc của các đặc tính điều tốc khác h

Trạng thái nhiệt của điêden được xác định bằng nhiệt độ của chi tiết và gián tiếp

qua sự đánh giá nhiệt độ của khí thải, dầu bôi trơn và nước làm mát

2 Các chế độ làm việc của ĐCĐT tàu quân sự

Phụ thuộc vào sự thay đổi tải, số vòng quay và trạng thái nhiệt của động cơ, người ta phân ra thành chế độ làm việc ổn định và chế độ làm việc không ổn định

a Chế độ làm việc ổn định:

Chế độ làm việc ổn định của động cơ là các chế độ khi tất cả các thông số phải tìmC, các điều kiện ngoại cảnh và trạng thái nhiệt giữ nguyên không đổi theo thời gian Các chế độ làm việc của động cơ như tải bộ phận, trung bình và toàn bộ nếu chúng tồn tại lâu dài theo thời gian thì người ta gọi là ổn định

b Chế độ làm việc không ổn định

Chế độ làm việc không ổn định của động cơ là các chế độ khi có sự thay đổi tải,

số vòng quay và trạng thái nhiệt theo thời gian Các chế độ: khởi động, sấy nóng máy, tăng tốc độ, hãm tốc độ hoặc đảo chiều, làm việc trong các điều kiện sóng gió … là các chế độ không ổn định

1.3.2 Phân chia công suất dùng cho các điêden tàu quân sự

Sự phân chia công suất dùng cho các điêden tàu quân sự cao tốc khi làm việc theo đặc tính chân vịt

1 Công suất định mức (N eđm )

Công suất định mức Neđm là công suất tính toán hoặc công suất toàn bộ do động cơ sản ra trong thời gian dài liên tục; tổng số thời gian làm việc ở công suất này dùng cho điêden cao tốc không được vượt quá 10 đến 13% tuổi thọ quy định

Công suất định mức lấy là 100% Công suất định mức ứng với vòng quay định mức nđm, mô men xoắn định mức Međm

2 Công suất cực đại (N emax )

Công suất cực đại Nemax là công suất giới hạn cho phép, thường bằng 100 đến 115% công suất định mức ở một số động cơ cho phép làm việc ở công suất cực đại liên tục trong một thời gian hạn định Đối với các điêden tàu quân sự cao tốc, thời gian này được ấn định là 1 giờ, và tổng số thời gian làm việc ở chế độ này không vượt quá 5 đến 10% tuổi thọ qui định đến sửa chữa định kỳ Công suất cực đại của điêden ứng với vòng quay cực đại nmax

3 Công suất khai thác (N ekt )

Công suất khai thác Nekt là công suất lớn nhất cho phép động cơ làm việc lâu dài không hạn chế thời gian và tuổi thọ Thường công suất khai thác chiếm khoảng 80 đến 90% Neđm

4 Công suất khai thác cực tiểu (N ektmin )

Công suất khai thác cực tiểu Nektmin là công suất nhỏ nhất của điêden sản ra liên tục không có một sự hạn chế nào Công suất khai thác tối thiểu quyết định tốc độ lâu dài tối thiểu của tàu

5 Công suất ở số vòng quay ổn định nhỏ nhất (N eôđmin )

Công suất ở số vòng quay ổn định nhỏ

nhất Neôđmin là công suất nhỏ nhất bảo đảm

điêden làm việc ổn định và khả năng cơ động

của tàu trong một thời gian hạn chế

Sự phân chia công suất này là quy ước

Đối với một số động cơ nó không được sử

dụng toàn bộ Ví dụ: thường đối với các

điêden không sử dụng công suất cực đại và

nhiều nhất

là công suất định mức Sự phân chia công

suất điêden tàu quân sự theo đặc tính chân vịt

thể hiện trên hình 1.4.l

1.4 Các tính chất khai thác chủ yếu của các ĐCĐT tàu quân sự

1.4.1 Công suất của động cơ

Trong đó: - Lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ, kg/h;

Hu - Nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/kg;

860- Đương lượng nhiệt ứng với 1 kW 632,3- Đương lượng nhiệt ứng với 1 sức ngựa

Công suất động cơ có thể sản ra được xác định bằng lượng tiêu hao nhiên liệu trong một đơn vị thời gian và hiệu suất có ích

Trong đó: - Lượng tiêu hao nhiên liệu cho chu trình, kg/c.trình;

n - Số vòng quay của điêden (vg/ph);

2 Các yếu tố hạn chế công suất ĐCĐT

Công suất của một ĐCĐT bị hạn chế bởi hai yếu tố:

- Suất nhiên liệu cho phép giới hạn (chu trình), khi đó giữ nguyên được hệ số

dư lượng không khí cần thiết và nhiệt độ của các chi tiết cụm pittông - xi lanh

- Số vòng quay bị hạn chế do ứng suất cơ khí trong các chi tiết và áp lực riêng trong các ổ đỡ do các lực ly tâm quán tính của khối lượng các chi tiết chuyển động thẳng và quay

3 Phân bố công suất của ĐCĐT

- Công suất cực đại là công suất động cơ có thể sản ra, nó được xác định trên bảng phân bố các đặc tính ngoài của nó

- Công suất khai thác cho phép lớn nhất là công suất động cơ có thể sản ra được trong thời gian dài, được xác định bằng đường đặc tính hạn chế Trên hình 1.1

và 1.2 biểu diễn các đặc tính ngoài và đặc tính hạn chế của động cơ điêden

Công suất phân bố của động cơ điêden được bảo đảm trong khoảng thời gian làm việc nhất định, được đặc trưng bằng tuổi thọ của nó cho đến sửa chữa định kỳ

của nhà máy hoặc đến cuối thời gian phục vụ Trong khoảng thời gian đĩ, do mài mịn và phá vỡ sự điều chỉnh của động cơ, giá trị này cĩ thể giảm xuống một ít

4 Cơng suất yêu cầu của cácđộng cơ điêden

Cơng suất yêu cầu của các động cơ để bảo đảm được tốc độ hành trình cho trước của con tàu, được xác định bằng sự phụ thuộc của cơng suất kéo cĩ ích vào tốc

độ của tàu, bằng sự tổn hao khi truyền cơng suất cho chân vịt và hiệu suất chân vịt Cơng suất này của động cơ nằm trong thành phần của trạm năng lượng, với tốc độ thiết kế của tàu, được xác định bằng phương trình:

(1.5) Trong đĩ: EPS - Cơng suất đẩy tàu;

ηcv - Hiệu suất chân vịt;

ηtđ - Hiệu suất boọ truyền động;

ηht - Hieọu suaỏt heọ trúc chãn vũt;

ηk - Heọ soỏ ảnh hưởng giữa thân vỏ và chân vịt khi tàu hoạt động

Z - Số lượng chân vịt;

K - Số lượng động cơ lai một chân vịt

Cơng suất yêu cầu của động cơ để bảo đảm tốc độ hành trình cho trước của tàu trong thời gian khai thác cần tăng lên do nhiều yếu tố ảnh hưởng của điều kiện khai thác

Việc tăng cơng suất yêu cầu do ảnh hưởng của các yếu tố sau:

- Tăng sức cản vỏ tàu do hà bám phần dưới nước và tăng độ gồ ghề bề mặt;

- Giảm hiệu suất của chân vịt do tăng độ gồ ghề của các cánh và thay đổi hình dạng của chân vịt;

- Giảm hiệu suất truyền động do sự mất đồng tâm và mài mịn các chi tiết truyền động;

- Tăng lượng chiếm nước của tàu do các cơng việc hốn cải và tăng lượng dự trữ

Như vậy, trong quá trình khai thác tàu cơng suất của động cơ chính giảm xuống, cịn cơng suất yêu cầu tăng lên Nếu khi thiết kế khơng chú ý trước dự trữ

công suất thì sau một khoảng thời gian khai thác tàu sẽ không thể phát huy được hành trình đầy đủ, còn động cơ không thể đạt vòng quay định mức, và nếu làm việc ở vòng quay này theo đặc tính ngoài sẽ năm ở vùng các chế độ quá tải

Để giữ cho công suất của động cơ nằm trong các giới hạn thiết kế cho trước cần phải đều đặn thực hiện kế hoạch xem xét và sửa chữa dự phòng đã ấn định

Để giữ được công suất yêu cầu của trạm cần thiết phải tiến hành có định kỳ đưa tàu vào đốc để cạo hà và sơn phần thân vỏ dưới nước§, vệ sinh và kiểm tra hình dáng

chân vịt, sửa chữa và định tâm đường trục

1.4.2.Tính kinh tế của ĐCĐT

Đối với trạm năng lượng tàu thuỷ, người ta phân biệt tính kinh tế của động cơ

và tính kinh tế của trạm năng lượng

1 Tính kinh tế của trạm năng lượng

Tính kinh tế của trạm năng lượng thường được xác định bằng lượng tiêu hao nhiên liệu cho một hải lý hành trình đi được của tàu:

gs = (kg/hải lý) (1.6) Trong đó: - Lượng tiêu hao nhiên liệu giờ cho trạm, kg/h;

v - Tốc độ của tàu, hải lý /h

Ngoài ra, tính kinh tế của trạm còn có thể xác định bằng hiệu suất của hệ động lực, tầm hoạt động của tàu (vấn đề này được nghiên cứu ở môn “khai thác hệ động lực tàu quân sự ”)

2 Tính kinh tế của động cơ

Tính kinh tế của động cơ thường được đánh giá bằng suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ:

ge = (kg/cv.h) (1.7) Trong đó: - Lượng tiêu hao nhiên liệu giờ, kg/h;

Ne - Công suất có ích, cv

Ngoài ra tính kinh tế của động cơ cũng có thể được đánh giá qua hiệu suất có ích của động cơ

Chú ý: Một trong những đặc điểm của điêden là tính kinh tế ít phụ thuộc vào tải

trong các giới hạn phạm vi làm việc của các tải và các vòng quay theo đặc tính chân vịt so với các loại động cơ nhiệt khác Suất tiêu hao nhiên liệu có ích là chỉ tiêu kinh

tế cơ bản của động cơ, vì tính kinh tế chung được tổng hợp từ các chi phí cho nhân viên phục vụ, cho nhiên liệu, dầu, các phần dự trữ vật tư tiêu hao và sửa chữa

Trong quá trình khai thác động cơ điêden, suất tiêu hao nhiên liệu có ích thường

tăng lên, có thể tăng từ 10 đến 25% so với giá trị ban đầu

Nguyên nhân tính kinh tế của điêden xấu đi là do: sự mài mòn các chi tiết của động cơ, điều kkiện nạp, thải xấu đi, sai lệch các thông số dfđiều chỉnh, phá vỡ sự làm việc bình thường của hệ thống nhiên liệu và các yếu tố khác

1.4.3 Tính bền vững của ĐCĐT

1 Khái niệm

Tính bền vững của động cơ là khả năng bảo đảm sự làm việc bình thường không bị đứt quãng trong suốt thời gian phục vụ đã ấn định Tính bền vững là một tính chất khai thác quan trọng của ĐCĐT

Tính bền vững của ĐCĐT là khả năng của động cơ làm việc không có hỏng hóc trong suốt thời gian tuổi thọ ấn định cho tất cả các chế độ khai thác, phù hợp với những đặc điểm của trạm năng lượng, khi giữ nguyên được các chỉ tiêu khai thác cơ bản trong các giới hạn cho phép

Khái niệm của tính bền vững có liên quan chặt chẽ với khái niệm hư hỏng (trục trặc) và với tuổi thọ của điêden đến sửa chữa định kỳ hoặc đến cuối thời gian phục

vụ Việc hư hỏng được hiểu là mất một phần hoặc mất hết khả năng làm việc của động cơ

b Hư hỏng tức thời:

Hư hỏng tức thời có tính chất bất ngờ, không dự kiến trước được bởi vì chúng

có liên quan về kết cấu, công nghệ hoặc đặc tính khai thác Hư hỏng tức thời có nguyên nhân đầu tiên là tính bền vững của động cơ lớn hoặc nhỏ

Tính bất ngờ của hư hỏng tức thời, mặt khác không phải là không có khả năng

dự đoán Đa số các trường hợp có thể biết trước được Nếu biết rõ sự phân bố của chúng theo thời gian nhờ kết quả nghiên cứu và tích luỹ dựa vào các hư hỏng đã có của một số lượng lớn động cơ cùng loại được khai thác

Hư hỏng cũng như tính bền vững là tính chất xác suất, tuân theo quy luật của lý thuyết xác suất và của toán thống kê Xác suất xuất hiện hư hỏng có thể đánh giá khi

có các thống kê trước về hoạt động của động cơ theo toàn bộ và theo từng cụm chi tiết của nó Bất kỳ một chi tiết nào của động cơ có thể làm việc trong một thời gian hạn định, phụ thuộc vào các điều kiện làm việc của chi tiết (tải, nhiệt độ, mức độ chấn động, môi trường hoá học), phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chi tiết, công nghệ chế tạo (gia công nóng, làm cứng, phủ lớp bảo vệ) và vào sự hoàn thiện kết cấu Sau thời gian công tác ấn định, chi tiết bất kỳ không thể giữ được các tính chất và kích thước cần thiết hoặc bị phá huỷ

Tính bền vững của động cơ có liên hệ chặt chẽ với tuổi thọ Những khái niệm này có liên quan lẫn nhau vì tính bền vững được đặc trưng bằng thời gian làm việc trung bình của động cơ không có hư hỏng, có nghĩa là tuổi thọ của nó, còn tuổi thọ của động cơ được dựa trên mức độ bền nhất định Độ bền vững đó là một tính chất phụ thuộc vào thời gian làm việc của động cơ, và theo thời gian bị giảm xuống

3 Các c hỉ tiêu đặc trưng của tính bền vững

Tính bền vững của đọng cơ được đặc trưng bằng các chỉ tiêu sau:

a Thời gian làm việc trung bình không bị hư hỏng (Tδ(TB))

Thời gian công tác trung bình không bị hư hỏng được xác định bằng phương trình:

Trong đó: - Tổng thời gian động cơ làm việc không hư hỏng;

NΣ - Tổng số động cơ đang khai thác

b Xác suất làm việc không hư hỏng (P(t))

Xác suất làm việc không hư hỏng là xác suất mà trong khoảng thời gian ∆t động

cơ làm việc không có hư hỏng Xác suất làm việc không có hư hỏng được xác định nhờ phương trình gần đúng sau:

Trong đó: NΣ - Tổng số động cơ khai thác ở đầu thời gian tính toán;

N0- Số lượng trung bình động cơ bị hư hỏng trong khoảng thời gian ∆t ;

t - Thời gian để tính chỉ số bền vững

Xác suất làm việc không hư hỏng nói

chung đánh giá như độ bền của động cơ

cũng như độ bền của các thành phần riêng

của nó Trên hình 1.5 thể hiện sự thay đổi

độ bền của động cơ và các chi tiết của nó

(1 - 5) theo thời gian Trên cơ sở lý thuyết

nhân xác suất, xác suất động cơ làm việc

không hư hỏng bằng tích các xác suất làm

việc không hư hỏng của các chi tiết

P(t) = P1(t) P2(t) P3(t)… Pn(t) (1.10)

c Cường độ hư hỏng (λ(∆t)) - thông số dòng hư hỏng

Cường độ hư hỏng λ(∆t) là tỷ số của số động cơ bị hư hỏng trong một đơn vị thời gian với số trung bình động cơ tiếp tục làm việc không hư hỏng trong khoảng thời gian đó

λ(∆t) = (lần/h) (1.11) Trong đó: ∆N0 - Số động cơ bị hư hỏng trong khoảng thời gian ∆t;

NTB - Số trung bình động cơ làm việc không hư hỏng ở thời điểm cho trước

NTB =

Sự thay đổi cường độ hư hỏng phụ thuộc

vào thời gian làm việc của động cơ có thể biểu

diễn bằng đồ thị như trên hình 1.6 Trên hình vẽ

đoạn I đặc trưng cho giai đoạn đầu khai thác

Mức độ làm việc bền vững của động cơ trong khoảng thời gian và tuổi thọ giữa các kỳ sửa chữa, bảo đảm xác suất làm việc ổn định không có hư hỏng, phụ thuộc cả vào mục đích sử dụng của động cơ và vào hậu quả có thể gây ra sự phá huỷ Ví dụ như các động cơ máy bay, xác suất làm việc không có hư hỏng cao bảo đảm cho các chuyến bay an toàn Khi thời gian làm việc của động cơ với xác suất làm việc không

có hư hỏng cao, không có các động cơ phải gỡ khỏi máy bay và sử dụng tiếp tục trên mặt đất với thời gian dài có độ bền vững kém hơn và sử dụng hoàn toàn với các điều kiện cho phép mới

4 Biện pháp để đảm bảo tính bền vững của động cơ

Nhiệm vụ của cán bộ, nhân viên máy tàu là bảo đảm sự làm việc không có hư hỏng cho động cơ trong thời gian giữa các kỳ sửa chữa, và để bảo đảm thực hiện những nhiệm vụ này phụ thuộc vào một loạt các yếu tố khai thác, những yếu tố quan trọng nhất là:

λ(t)

τ

Hình 1.6 Sự thay đổi cường

độ hư hỏng phụ thuộc vào thời gian làm việc của ĐCĐT

- Thực hiện nghiêm túc các thuyết minh hướng dẫn, hiểu biết các điều kiện làm

việc của động cơ trên tàu và phòng ngừa các khả năng quá tải;

- Tính hợp lý và chất lượng việc thực hiện kế hoạch xem xét kiểm tra và sửa chữa dự phòng;

- Đặc tính các chế độ làm việc của động cơ, mức độ và tần số tải, đặc tính của các chế độ chuyển tiếp, số lần khởi động, mức độ chấn động và các dao động xoắn;

- Loại và chất lượng dầu bôi trơn, chất phụ gia pha trong dầu, loại và chất lượng nhiên liệu, chất lượng nước làm mát

1.4.4 Tính cơ động của các ĐCĐT tàu quân sự

Các tính chất cơ động của các ĐCĐT tàu quân sự được đặc trưng bởi các yếu tố:

- Sự chuẩn bị cho động cơ vào hoạt động;

- Giá trị vòng quay và tải trong phạm vi công tác;

- Tính tăng tốc của động cơ;

- Mô men động cơ sản ra khi đảo chiều;

- Công suất cho phép làm việc lâu dài ở hành trình lùi

1 Tính sẵn sàng hoạt động của các động cơ chính và phụ

Tính sẵn sàng hoạt động của các động cơ chính và phụ được xác định bằng thời gian cần thiết để chuẩn bị khởi động động cơ, để khởi động và sấy máy đến trạng thái động cơ có thể nhận tải cần thiết

Việc chuẩn bị khởi động động cơ là thực hiện một loạt các động tác như:

- Chuẩn bị các cơ cấu của động cơ và các hệ thống của nó;

- Sấy máy trước khi khởi động bằng nguồn nhiệt bên ngoài đến nhiệt độ bảo đảm khởi động động cơ chắc chắn;

- Làm ấm dầu bôi trơn trong két dầu tuần hoàn

Tính sẵn sàng hoạt động của động cơ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, trong đó cân chú ý đến các yếu tố cơ bản sau:

- Trạng thái nhiệt ban đầu;

- Đặc điểm kết cấu;

- Tính cao tốc và khối lượng của nó

Thời gian chuẩn bị cho động cơ hoạt động có thể vài phút khi các điều kiện nhiệt

độ tốt hoặc hàng giờ khi chuẩn bị và khởi động ở trạng thái nguội

2 Giá trị vòng quay và tải trong phạm vi công tác của các ĐCĐT tàu quân sự theo đặc tính chân vịt

Giá trị vòng quay và tải trong phạm vi công tác của các ĐCĐT tàu quân sự theo đặc tính chân vịt được xác định chủ yếu bằng:

- Vòng quay ổn định thấp nhất;

- Vòng quay khai thác thấp nhất

Các vòng quay khai thác tối thiểu và ổn định tối thiểu là một nhược điểm của động cơ điêden Ngoài ra, động cơ điêden làm việc ở các tải và vòng quay thấp đi đôi với việc làm xấu đi chất lượng của quá trình công tác và làm tăng sự kết cốc trong động cơ

3 Tính tăng tốc của ĐCĐT

Tính tăng tốc của ĐCĐT được xác định bằng thời gian ngắn nhất cho phép thay đổi số vòng quay từ nhỏ nhất đến cực đại khi làm việc theo đặc tính chân vịt

* Đối với động cơ làm việc với các chân vịt biến bước tính tăng tốc được hiểu là

thời gian ngắn nhất cho phép thay đổi mô men xoắn do động cơ phát ra từ giá trị nhỏ nhất ứng với khi chạy không tải (tỷ số bước bằng không) đến giá trị toàn phần ứng với một điểm của đường đặc tính ngoài ở vòng quay định mức

Thực tế thì tính tăng tốc của động cơ được xác định bằng thời gian tăng tốc của tàu, bởi vì khi nào tàu đạt hành trình đầy đủ là khi đó điêden đạt được vòng quay định

mức và mô men xoắn đạt giá trị cực đại ứng với số vòng quay đó Như vậy, tính tăng

tốc là một tính chất không chỉ của động cơ mà còn của tất cả tổ hợp đẩy tàu

Tính tăng tốc phụ thuộc vào:

- Khối lượng toàn tàu và tuyến hình của nó;

- Khả năng truyền công suất cho chân vịt;

- Các đặc tính của chân vịt

Tính tăng tốc còn phụ thuộc vào các

tính chất của điêden: tác dụng nhanh của

bộ điều tốc, thời gian bắt đầu làm việc ở

chế độ ổn định của tuabin máy nén (nếu

động cơ tăng áp bằng tuabin máy nén tự

do) và độ dự trữ công suất khi làm việc

theo đặc tính ngoài Trên hình 1.7 biểu

diễn đồ thị thay đổi công suất củađộng cơ

điêden quay chân vịt có bước cố định khi

tàu tăng tốc độ (đường 1-2-4)

Lượng dự trữ công suất có thể dùng tăng tốc độ tàu được xác định bằng vùng gạch chéo giữa đường đặc tính chân vịt và đặc tính ngoài của điêden

4 Mô men động cơ phát ra để đảo chiều và công suất động cơ khi tàu hành trình lùi

Mô men động cơ phát ra để đảo chiều và công suất khi tàu lùi được xác định bằng những đặc điểm kết cấu của động cơ

- Các động cơ đảo chiều trực tiếp (tự đảo chiều) có thể bảo đảm làm việc lâu

dài ở hành trình lùi ở một giá trị công suất hạn chế nhất định

- ở các động cơ có khớp đảo chiều không chỉ bị giới hạn về công suất mà còn về thời gian làm việc liên tục ở hành trình lùi, có nghĩa là có liên quan đến các đặc điểm kết cấu của khớp đảo chiều và ổ đỡ chặn

1.4.5 Tính làm việc ổn định của ĐCĐT

1 Khái niệm về tính ổn định của ĐCĐT

Tính làm việc ổn định của ĐCĐT là khả năng của nó không bị tác dụng của bất

cứ một ảnh hưởng bên ngoài nào, và lập tức quay trở lại chế độ làm việc ban đầu ngay sau khi nguyên nhân gây ra sự không ổn định bị loại trừ

Tính ổn định của hệ thống động cơ - máy tiêu công được xác định bằng đặc trưng của sự biến đổi mô men động cơ M đc khi thanh răng điều khiển bơm cao áp giữ

cố định và mô men cản của máy tiêu công Mc khi có sự thay đổi tần số quay (hoặc số vòng quay) của hệ thống

Đặc tính cơ bản của động cơ (đặc tính ngoài và bộ phận) có thể biểu diễn dưới dạng phụ thuộc:

Mđc =Mc - Jđc (1.12)

Jđc - Mô men quán tính của hệ thống động cơ máy tiêu thụ công

Tính chất tải (của máy tiêu thụ công) được xác định bằng sự phụ thuộc:

Ví dụ đối với đặc tính chân vịt:

(1.14) Trạng thái cân bằng ổn định lâu dài được xác định giống như trạng thái không thay đổi theo thời gian

(1.17)

(1.18)

Trong những điều kiện cân bằng động của hệ thống động cơ tiêu công các chênh lệch mô men bằng nhau, khi đó trên cơ sở các phương trình (1.17) và (1.18) tiến hành các biến đổi ta nhận được:

Jđc (1.19)

Phương trình này biểu diễn giống như một phương trình cân bằng động của hệ thống Sau khi chia cho các biến số phương trình có dạng:

(1.20)

Sau khi tích phân phương trình từ ω0đến ω và từ τ0đến τ ta nhận được:

(1.25)

Jđc luôn dương, vì vậy tính ổn định phụ thuộc vào hiệu , gọi là nhân tố ổn định Độ sai lệch sẽ giảm xuống và chế độ làm việc sẽ ổn định, khi Fy có giá trị dương (Fy > 0), độ sai lệch sẽ tăng và chế độ làm việc sẽ không ổn định, khi

Fy có giá trị âm (Fy < 0) Như đã chứng minh ở trên việc thực hiện điều kiện Fy > 0

Hình 1.8 Các đồ thị biểu diễn tính ổn định của hệ thống động cơ - máy tiêu công

phụ thuộc vào đặc tính thay đổi mômen cản và mômen của động cơ vào tốc độ góc quay

Trên hình 1.8a giá trị Fy = tgαC - tgαđc - dương và do đó hệ thống sẽ làm việc

ổn định Trên hình 1.8b Fy = tgαC - tgαđc - âm nên hệ thống làm việc không ổn định Nếu do tác dụng của bất kỳ một nguyên nhân nào đó làm tốc độ góc của hệ thống giảm một giá trị là ∆ω thì mômen động trở nên lớn hơn mômen cản và dưới ảnh hưởng của hiệu các mômen số vòng quay tăng lên đến điểm A, điểm có các mômen bằng nhau Nếu dưới tác dụng của một nguyên nhân nào đó làm tốc độ góc của hệ thống này tăng lên một giá trị là ∆ω, thì mômen cản trở nên lớn hơn mômen động cơ,

hệ thống bị hãm lại cho đến khi nào chưa quay lại điểm A ban đầu

Sự làm việc của hệ thống ổn định động cơ - máy tiêu công có thể so sánh với một quả cầu đặt trên một chỗ lõm Bất kỳ một sự nghiêng lệch nào của quả cầu khỏi

vị trí cân bằng đều không thể được Dưới tác dụng của trọng lực đều đưa quả cầu về tâm của chỗ lõm vào vị trí cân bằng

Nếu dưới tác dụng của một nguyên

nhân nào đó tốc độ góc của hệ thống cân

bằng ω0 giảm xuống một giá trị ∆ω thì

mômen cản trở nên lớn hơn mômen động,

hệ thống bị hãm lại đến khi dừng hẳn Nếu

tốc độ góc cũng của hệ thống này tăng lên

một giá trị ∆ω, thì mômen động lớn hơn

mômen cản, hệ thống sẽ tiếp tục tăng tốc

và tăng số vòng quay (dẫn đến hư hỏng)

Sự làm việc của hệ thống không cân bằng có thể so sánh với một quả cầu đặt trên đỉnh cầu Bất kỳ một sự xê dịch nào của quả cầu từ vị trí cân bằng đều không thể được, dưới tác dụng của trọng lực đều làm quả cầu lăn đi

Khi động cơ quay chân vịt, mômen cản được xác định bằng mômen của chân vịt Mômen động cơ được xác định bằng mômen xoắn có ích của động cơ khi thanh răng điều khiển giữ nguyên Nếu động cơ không có bộ điều tốc đa chế, có nghĩa là động cơ làm việc ở đặc tính bộ phận hoặc đặc tính ngoài Nếu động cơ có bộ điều tốc

đa chế thì động cơ sẽ làm việc trên một đặc tính điều tốc nào đó

đị h

Trên hình 1.9 biểu diễn đặc tính chân vịt và các đặc tính bộ phận của động cơ điêden ở các vị trí khác nhau của thanh răng bơm cao áp.T

Sự làm việc của động cơ không có bộ điều tốc đa chế theo đặc tính chân vịt phần lớn ở khoảng vòng quay ổn định Tuy nhiên, khi giảm số vòng quay dưới (0,35

÷ 0,45)%nđm thì tính ổn định bị phá vỡ, nghĩa là sự làm việc của động cơ nằm ở vùng không ổn định

Nguyên nhân của việc mất ổn định của động cơ không có bộ điều tốc đa chế ở các vòng quay thấp làm việc theo đặc tính chân vịt và khi chạy không tải, sẽ tìm thấy trong đặc tính của sự thay đổi mô men của động cơ và mô men cản của chân vịt trong vùng đó Trong vùng có số vòng quay và tải nhỏ các đặc tính bộ phận của động cơ

Me = f(ω)hình cong Vùng nằm về bên phải điểm A là vùng làm việc ổn định của động cơ điêdenh, còn vùng nằm về bên trái điểm A là vùng làm việc không ổn định

Hệ số ổn định của động cơ điêden theo đặc tính chân vịt giảm theo sự giảm của

số vòng quay từ điểm H đến điểm A, tại điểm A sẽ có giá trị bằng không và qua bên trái sẽ có giá trị âm (vùng không ổn định)

2 Nguyên nhân làm mất ổn định của động cơ điêden

Qua các phân tích trên, nguyên nhân làm mất tính ổn định của động cơ điêden được kết luận là: ở các vòng quay và tải nhỏ các đặc tính bộ phận của động cơ trở nên cong hơn còn đặc tính chân vịt thì thẳng hơn Tính chất này áp dụng cho tất cả các đường đặc tính bộ phận của động cơ trong vùng giới hạn, được giải thích như sau:

a Các nguyên nhân thuỷ động:

Các nguyên nhân thuỷ động có liên quan với các đặc tính của bơm nhiên liệu

Ví dụ đặc tính của bơm nhiên liệu kiểu van trượt như trên hình 1.10 Các đặc tính = f(nđc) lấy ở các hành trình có ích khác nhau của van trượt bơm nhiên liệu Khi giảm số vòng quay, lượng nhiên liệu cấp cho chu trình giảm, điều này được giải thích

là do tăng tổn thất rò rỉ qua các khe hở trong cặp pittông - xilanh van trượt và trong cặp kim phun và đế kim phun

bơm nhiên liệu kiểu van trượt

Việc tăng độ cong của đường đặc tính liên quan mật thiết với hiện tượng tiết lưu trong rãnh thải của xi lanh van trượt

Khi giảm số vòng quay và tốc độ của van trượt, thời điểm bắt đầu nén được bắt đầu muộn hơn một ít so với mép của van trượt che khuất rãnh thải Kết quả của sự tiết lưu giống như làm giảm hành trình có ích của van trượt

Mô men xoắn của động cơ và lượng nhiên liệu cấp cho chu trình liên quan với nhau bằng tỷ số sau:

(1.26)

Trong đó: - Lượng nhiên liệu cấp cho chu trình;

ηe - Hiệu suất có ich của động cơ;

A - Hệ số liên kết các số không đổi

Như vậy, hình dáng của các đường đặc tính mô men xoắn của động cơ chủ yếu được xác định bằng các đặc tính của bơm nhiên liệu và sự thay đổi hiệu suất có ích của động cơ

b Những nguyên nhân có liên quan với chất lượng của quá tình cháy:

Những nguyên nhân có liên quan với chất lượng của quá tình cháy được xác định tính chất thay đổi của hiệu suất chỉ thị động cơ trong vùng có số vòng quay và tải nhỏ Khi giảm số vòng quay làm xấu đi quá trình phun nhiên liệu và hình thành hỗn hợp trong buồng đốt, tăng tổn thất nhiệt cho nước làm mát Tất cả điều đó làm giảm hiệu suất chỉ thị và làm tăng độ cong của các đường đặc tính mô men xoắn của động cơ

c Những nguyên nhân động học:

Những nguyên nhân động học có liên quan với việc tăng mức độ quay không đồng đều của trục khuỷu động cơ khi giảm số vòng quay Việc tăng sự quay không đồng đều được xác định bằng sự giảm động năng của các chi tiết quay và tăng độ

không đồng đều việc cấp nhiên liệu cho các xi lanh Điều này được chứng minh bằng công thức của chỉ số không đều N (δ):

δ = (1.27)

Trong đó: A - Công dự trữ của các lực tiếp tuyến;

Vh - Thể tích công tác của xi lanh;

θ - Mô men quán tính của các chi tiết quay của điêden;

ω - Tốc độ góc của trục khuỷu

Khi giảm số vòng quay, công

dự trữ của các lực tiếp tuyến tăng

lên Độ quay không đồng đều của

trục khuỷu và độ cong của đường

đặc tính mô men xoắn có liên quan

với nhau

Nếu xem bảng ghi vòng quay công tác của động cơ điêden bất kỳ biểu diễn trên hình 1.11 thì thấy rằng, điểm cực tiểu của tốc độ góc trùng với thời điểm khi pittông thực hiện xong kỳ nén khí, có nghĩa là thời điểm bắt đầu cấp nhiên liệu Cho nên việc cấp nhiên liệu được thực hiện khi tốc độ góc của trục khuỷu nhỏ hơn giá trị trung bình Ví dụ ở số vòng quay trung bình của động cơ là 300 vg /ph và mức độ quay không đồng đều là 30% thì việc cấp nhiên liệu sẽ thực hiện ở vòng quay 255 vg /ph, điểm có đường đặc tính của bơm nhiên liệu cong hơn và cũng do đó đường đặc tính của mô men xoắn động cơ cũng cong hơn Khi mức độ quay không đồng đều của trục khuỷu tăng, việc cấp nhiên liệu sẽ thực hiện ở tốc độ góc nhỏ, có nghĩa là việc tăng mức độ quay không đồng đều của trục khuỷu cũng có ảnh hưởng đến độ ổn định của động cơ giống như việc giảm số vòng quay

3 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định của động cơ khi làm việc

a Các yếu tố làm giảm độ ổn định của động cơ khi làm việc

Độ ổn định của động cơ khi làm việc phụ thuộc vào cả các yếu tố khai thác và kết cấu Độ ổn định sẽ xấu đi nếu:

- Tăng độ mài mòn của hệ thống nhiên liệu (tăng sự rò rỉ nhiên liệu qua các khe

hở, giảm chất lượng phun ở các vòng quay và tải thấp, tăng độ cong của các đường đặc tính);

- Khi có sự phá huỷ cơ cấu điều chỉnh bơm nhiên liệu theo các xi lanh

động cơ;

- Khi gỡ bỏ khối lượng trớn trên đường trục

b Các yếu tố làm tăng độ ổn định của động cơ khi làm việc

Độ ổn định của động cơ có thể tốt hơn nếu:

- Ngắt một số xi lanh của động cơ nhiều xi lanh kiểu hình sao, khi lượng nhiên liệu cấp cho chu trình vào các xi lanh công tác tăng lên một vài lần và động cơ chuyển sang làm việc trên đường đặc tính mô men xoắn ít cong hơn (phương pháp kết cấu này được áp dụng trên các động cơ kiểu M500);

- Khi sử dụng các thiết bị đặc biệt để hiệu chỉnh quá trình cung cấp nhiên liệu ở các tải thấp và thay đổi hình dạng các đường đặc tính của bơm nhiên liệu

1.4.6 Độ ồn và mức độ dao động của các ĐCĐT tàu quân sự

1 Những ảnh hưởng của tiếng ồn

Các ĐCĐT tàu quân sự là một nguồn sinh ra dao động âm thanh và chấn động

mạnh, nó có ảnh hưởng xấu đến con người và các máy móc, thiết bị trên tàu

a ảnh hưởng của tiếng ồn đến con người

Độ ồn của động cơ cao làm giảm khả năng và điều kiện phục vụ của con người, nhanh chóng làm mệt mỏi thuyền viên và thường làm người ta ngại ở trong khoang máy - nơi các động cơ hoạt động Kết quả tác động của tiếng ồn không chỉ làm giảm

sự chú ý và khả năng làm việc của thuyền viên mà còn làm xuất hiện các bệnh nghề nghiệp Qua nghiên cứu cho thấy kết quả tác động của tiếng ồn trong cơ thể con người sẽ phá huỷ sự làm việc của hệ thống thần kinh và làm tổn thương bộ phận nghe

b ảnh hưởng của tiếng ồn đến các máy móc, thiết bị

Sự chấn động của động cơ làm giảm tính làm việc bền vững của các cơ cấu và thiết bị, phá huỷ sự làm việc của các hệ thống và các cụm chi tiết động cơ, tạo thêm tiếng ồn phụ

2 Đại lượng đánh giá độ lớn của tiếng ồn

Tai người tiếp nhận được các dao động sóng âm trong không khí trong khoảng tần số từ 20 đến 20000 Hz Các sóng có tần số nhỏ - các hạ âm và lớn hơn như siêu

âm, tai người nghe không tiếp nhận được Các sóng nằm trong khoảng tần số âm được tai người tiếp nhận giống như tiếng động nếu lực của tiếng động cao hơn một

giá trị tối thiểu được gọi là ngưỡng nghe được Các sóng âm thanh có lực lớn gây

nên sự khó chịu Lực của tiếng động, khi tiếp thu có cảm giác khó chịu tạo nên

ngưỡng cấm

Lực hoặc cường độ của tiếng động là số lượng năng lượng được sóng âm mang

đi qua một đơn vị diện tích vuông góc với phương lan truyền của sóng trong một đơn

vị thời gian Mỗi một cường độ của tiếng động gây một cảm giác độ lớn của âm thanh vào tai người Độ lớn của âm thanh tăng lên chậm hơn so với sự tăng của lực âm thanh Việc tăng cảm giác của lực âm thanh bằng tai người tỷ lệ với lôgarit tỷ số năng lượng được phân tán cân bằng, vì vậy giá trị để đánh giá độ lớn của âm thanh được xác định bằng tỷ số:

(1.28)

Trong đó: I - Lực của âm thanh;

I0 - Lực của âm thanh ở tần số ngưỡng nghe được;

K - Hệ số tỷ lệ

Nếu K = 1, 0 thì độ lớn của âm thanh được đo bằng Ben, còn nếu K = 10,

0 thì đo bằng Đêxiben

Dùng đơn vị này thuận tiện là một sự tăng nhỏ của độ lớn âm thanh mà tai người

tiếp nhận được vào khoảng 1 đêxiben

ở ngưỡng bằng không, mức độ ồn tính bằng đêxiben ứng với lực của âm thanh

bằng 10-12

W/m2 (hoặc áp suất âm thanh bằng 2.10-5

N/m2), ở tần số 1000 HZ là tần số nghe được Cảm giác khó chịu gây ra do lực âm thanh vào khoảng 102

Nguồn gốc chủ yếu của âm thanh là các cụm và chi tiết của động cơ, có thể phân

bố theo mức độ lớn theo thứ tự sau:

Phụ thuộc vào các điều kiện xuất hiện các dao động âm người ta chia ra tiếng

ồn bậc một và tiếng ồn bậc hai Tiếng ồn bậc hai là kết quả truyền đi của dao động

âm và chấn động của động cơ qua bệ máy và các vách ngăn đến các chi tiết kết cấu khác của động cơ và vỏ tàu Tiếng ồn đó được lan truyền theo các chi tiết kết cấu của

vỏ tàu được gọi là tiếng ồn kết cấu

a Tiếng ồn trên đường nạp - thải của ĐCĐT

Tiếng ồn trên đường nạp -thải của động cơ tăng áp phụ thuộc vào trạng thái của máy tăng áp và kết cấu của chúng Những nguồn gốc chủ yếu sinh ra tiếng ồn trong rôto cánh quạt của máy nén khí là sự xung động và nhiễu loạn của dòng khí do cánh

quạt quay (rôto)

Cùng với tiếng ồn của khí động còn xuất hiện các tiếng ồn mà mà nguồn gốc

chủ yếu là các truyền động cơ khí của máy tăng áp và sự quét nạp Việc đặt bầu giảm

âm ở đường nạp làm giảm mức độ ồn của không khí, đồng thời làm tăng thêm sức

cản ở đường nạp, nên không có lợi cho quá trình nạp của động cơ

b Tiếng ồn của quá trình thải khí cháy trong ĐCĐT

Quá trình thải khí cháy có đặc tính xung động và có tính cách lan truyền đồng

thời phản hồi trở lại của các sóng có áp suất gây ra tiếng ồn mạnh Để giảm tiếng ồn

của hệ thống thải người ta đặt bầu giảm âm, còn để giảm bớt năng lượng của khí thải thì ống thải được làm mát bằng nước Khi đặt bầu giảm âm không tránh khỏi việc làm tăng sức cản phía sau tua bin nên làm giảm công suất của nó và làm giảm công suất

của động cơ

c Tiếng ồn do quá trình công tác trong xi lanh ĐCĐT

Tiếng ồn do quá trình công tác trong xi lanh động cơ do xuất hiện tốc độ tăng

áp suất cao trong buồng đốt ngay sau khi hỗn hợp công tác bốc cháy Cường độ của

tiếng ồn phụ thuộc vào tốc độ tăng áp suất (tính làm việc cứng của động cơ) vấn đề

lớn nhất để giảm tiếng ồn của quá trình công tác là đặt góc phun sớm nhiên liệu đúng

và sử dụng đúng loại nhiên liệu quy định cho động cơ theo các điều kiện kỹ thuật

d Tiếng ồn trong nhóm các chi tiết chuyển động

Tiếng ồn trong nhóm các chi tiết chuyển động xuất hiện chủ yếu do sự va đập khi pit tông lắc trong lót xi lanh, thậm chí còn xuất hiện trong các nhóm chi tiết khác Cường độ tiếng ồn tăng lên do các ứng suất pháp tuyến tăng và do tăng khe hở giữa pittông và lót xi lanh

e Tiếng ồn của hệ thống nhiên liệu khi động cơ làm việc

Tiếng ồn của hệ thống nhiên liệu làm việc xuất hiện do tác dụng va đập của truyền động cơ khí đến bơm nhiên liệu cao áp, do các sóng áp suất xuất hiện trong đường ống dẫn nhiên liệu, do khi cấp nhiên liệu kim phun nhắt lên và khi kết thúc cấp nhiên liệu kim phun dập mạnh xuống đế kim phun

f Tiếng ồn của cơ cấu phân phối khí

Cường độ tiếng ồn của cơ cấu phân phối khí được xác định bằng các tải trọng

va đập từ cơ cấu truyền động đến các xu páp và các va đập của xu páp lên đế xu páp

Để giảm mức độ ồn của cơ cấu xu páp phân phối khí người ta sử dụng cần đẩy thuỷ

lực, tự động lựa chọn khe hở nhiệt giữa xu páp và cần đẩy Cách tốt nhất để giảm

tiếng ồn là sử dụng prôphin của cam phẳng, giảm các khe hở trong truyền động và

khắc phục dao động xoắn

4 Bi ện pháp làm giảm tiếng ồn

Tiếng ồn của các ĐCĐT tàu quân sự cao tốc hiện đại đạt tới 130 đêxiben bằng ngưỡng của các cảm giác khó chịu và lớn hơn nhiều so với tiêu chuẩn phòng hộ lao động cho phép Hiện nay một trong những yêu cầu bức thiết được đặt ra là giảm tiếng

ồn của ĐCĐT Người ta đã tạo ra nhiều thiết bị cần thiết để bảo đảm các tiêu chuẩn làm việc của thuyền viên

Những biện pháp cơ bản được tiến hành theo các hướng sau:

- Giảm mức độ ồn của nguồn gốc gây ra tiếng ồn;

- Đặt các bầu giảm âm ở đường nạp và đường thải của động cơ và tăng tính hiệu

quả của chúng;

- Đặt các bộ chân đế giảm chấn;

- Kết cấu các buồng cách âm đặc biệt cho thuyền viên;

- Sử dụng các chụp động cơ và che đậy động cơ ở các mặt bên và phía trên bằng

nắp cách âm;

- Sử dụng ống nghe cách âm đặc biệt và tai nghe để giảm lực của tiếng động

1.4.7 Cường hoá ĐCĐT, các chỉ tiêu cường hoá

Để so sánh và đánh giá các động cơ khác nhau người ta sử dụng các chỉ tiêu gọi

là chỉ tiêu cường hoá Các chỉ tiêu đó như sau:

1 Áp su ất chỉ thị trung bình và áp suất có ích trung bình

Áp suất chỉ thị (hoặc có ích) trung bình là công chỉ thị (hoặc có ích) của một

đơn vị thể tích công tác của xy lanh trong một chu trình

Trong đó:Li, Le - Công chỉ thị, có ích của môi chất sau một chu trình, J ;

Vh - Thể tích công tác của xi lanh, m3

Theo ý nghĩa vật lý Pi là công riêng chỉ thị nhận được trong một đơn vị thể tích công tác của xi lanh sau một chu trình và nó đặc trưng cho mức độ sử dụng thể tích công tác của xi lanh Mặt khác, giá trị Pi không phải lúc nào cũng biết nên trong thực

tế được sử dụng áp suất có ích trung bình Pe, được xác định theo công thức:

Cơng suất riêng của một đơn vị diện tích đỉnh pít tơng là cơng suất cĩ ích của

một đơn vị diện tích đỉnh pít tơng

Xác định theo cơng thức:

= 66,6Pe.Cm.K (1-31)

Trong đĩ: FP = - Tổng diện tích của đỉnh các pittơng động cơ;

Cm = - Tốc độ tịnh tiến trung bình của pittơng

Cơng suất riêng của pittơng xác định mức độ sử dụng thể tích cơng tác của pittơng để nhận được cơng suất cĩ ích của động cơ Cĩ nghĩa là cơng suất lấy từ một đơn vị diện tích đỉnh pittơng

3 Cơng su ất riêng hoặc cơng suất lít

Cơng suất riêng hoặc cơng suất lít là cơng suất cĩ ích của một đơn vị theồ tích

cõng taực cuỷa xy lanh

= (1-32)

Cơng suất riêng hoặc cơng suất lít cho biết mức độ sử dụng thể tích cơng tác của

xi lanh động cơ để nhận được cơng suất cĩ ích

Đối với các ĐCĐT tàu quân sự, phân chia mức cường hố theo các chỉ tiêu cơng

suất riêng của pit tơng như sau:

Khơng cường hố : đến 15 ml /dm3

Cường hố : 15 ÷ 30 ml/dm3

Cường hố cao : 30 ÷ 60 ml/dm3

B ảng 1.1 Giá trị các chỉ tiêu cường hố một số động cơ thơng dụng

Trong bảng 1.1 ghi giá trị các chỉ tiêu cường hoá (CTCH) của các động cơ (ĐC) chính tàu quân sự Các động cơ ghi trong bảng đa số đều ở loại cường hoá và cường hoá cao Tất cả các động cơ để làm việc lâu và bền đòi hỏi sự phục vụ phải có chất lượng và tay nghề cao Nhiên liệu, dầu, nước làm mát phải có chất lượng cao

2.1.1 Tải trọng của động cơ

1 Khái niệm

Tải của động cơ được xác định bằng giá trị của mô men cản tại mặt bích xuất lực ở chế độ làm việc ổn định của động cơ (n = const) mô men cản của máy tiêu thụ công bằng mô men xoắn của động cơ (M C = M e ), vì vậy mô men xoắn cũng như mô men cản là chỉ số trực tiếp của tải động cơ Ví dụ: P e - áp suất có ích trung bình và

- côn g có ích của khí trong xi lanh động cơ sau một chu trình Thể hiện trong các phương trình (2.1) và (2.2):

(2.1)

(2.2)

Ne - Công suất có ích của động cơ, cv;

Me- Mô men xoắn có ích của động cơ

Z - Số xi lanh;

Vh - Thể tích công tác của xi lanh, dm3

;

A, A1 - Các hệ số không đổi

2 Các chỉ tiêu của tải

Tải của động cơ được đặc trưng bằng những chỉ tiêu sau:

a, Mô men có ích và áp suất có ích trung bình (M e , P e ):

Đúng nhất là đánh giá tải của động cơ theo các chỉ tiêu chỉ thị (Mi, Pi), bởi vì công chỉ thị thể hiện trực tiếp được sự chuyển hoá nhiệt năng trong động cơ, nó dùng

để thắng các lực bên trong cũng như bên ngoài

Các chỉ tiêu có ích (Me, Pe) được sử dụng các như là các chỉ tiêu tải là vì, trong các điều kiện khai thác động cơ trên tàu chúng dễ dàng đo đạc được

Ta hãy xem xét các chỉ tiêu khác của tải động cơ

b, Công suất có ích (N e ):

Công suất có ích động cơ (Ne): là chỉ tiêu trực tiếp của tải trong điều kiện n = const, suy ra từ phương trình:

c, Tiêu hao nhiên liệu cho chu trình và tiêu hao nhiên liệu giờ ( , )

Các chỉ tiêu gần đúng của tải là tiêu hao nhiên liệu cho chu trình và tiêu hao nhiên liệu giờ

Ne = f( , nđc)

d, Áp suất cháy cực đại (P Z ):

Áp suất cháy cực đại (PZ) cũng là chỉ số gián tiếp và gần đúng của tải, bởi vì khi tải của động cơ tăng thì lượng cấp nhiên liệu cho chu trình tăng và áp suất cháy

cực đại tăng

Khi nói về áp suất cháy cực đại giống như chỉ số gián tiếp của tải, cần phải lưu

ý PZ còn phụ thuộc cả vào áp suất tăng áp, vào góc phun sớm nhiên liệu, các điều kiện ngoại cảnh và các yếu tố khác Khi khai thác động cơ, giá trị PZ dùng để phân tích chất lượng trạng thái cân bằng đồng đều tải của các xylanh và của động cơ nói chung

e, Nhiệt độ khí xả của các xylanh và trong ống góp khí xả:

Nhiệt độ khí xả của các xylanh và trong ống góp khí xả cũng là chỉ tiêu gián tiếp của tải động cơ, bởi vì nhiệt độ của tải sẽ thay đổi theo hướng thay đổi của tải Mặt khác cũng giống như áp suất cháy cực đại thì nhiệt độ của khí thải cũng phụ thuộc vào góc phun sớm nhiên liệu, vào chế độ làm mát và vào một số yếu tố khác

Giá trị nhiệt độ của khí thải dùng để đánh giá chất lượng tải của các xylanh và của

động cơ nói chung

Trong thời gian động cơ làm việc kết quả cháy nhiên liệu theo quá trình công tác và truyền mômen xoắn cho máy tiêu công, trong các chi tiết xuất hiện các ứng suất nhiệt và cơ khí; các chỉ tiêu của ứng suất nhiệt và ứng suất cơ khí dùng để xác định độ bền và tuổi thọ của các chi tiết

2.1.2 ứng suất cơ khí

ứng suất cơ khí của động cơ được đặc trưng bởi giá trị và đặc tính thay đổi của các ứng suất cơ khí, sự biến dạng và các áp suất riêng xuất hiện trong các chi tiết và ổ

đỡ khí động cơ mang tải

Các ứng suất cơ khí, biến dạng và áp suất riêng được xác định bằng các giá trị

và tính chất thay đổi của các lực tác dụng trong các chi tiết của động cơ trong thời gian động cơ làm việc Khả năng làm việc của động cơ, các điều kiện bôi trơn và mài mòn, khẳ năng xuất hiện các ứng suất mỏi và những hư hỏng trong các chi tiết, cơ cấu dẫn động và trong các ổ đỡ đều phụ thuộc vào mức độ của cường độ cơ khí

Mức độ công tác theo cường độ cơ khí của động cơ thường được đảm bảo bằng

hệ số dự trữ sức bền cao, mặt khác trong một số động cơ cường hoá có một số chi tiết hiện nay cường độ cơ khí của chúng đạt gần đến giới hạn Nếu dưới sự ảnh hưởng của bất kỳ một yếu tố nào làm cho sự tác dụng của các lực hoặc thay đổi tính

chất thì có thể dẫn đến làm hư hỏng các chi tiết, hư hỏng động cơ Điều đó có thể chứng minh qua một số trường hợp hư hỏng của động cơ do gãy thanh truyền, trục khuỷu, nứt các chi tiết cố định và trong các chi tiết khác

2.1.3 ứng suất nhiệt

Nhiệt lượng do nhiên liệu cháy sản ra trong xi lanh động cơ chuyển một phần thành công chỉ thị, phần còn lại thải cùng với khí thải ra ngoài môi trường và truyền cho nước làm mát Các sản vật cháy tiếp xúc với chi tiết của động cơ nung nóng chúng đến nhiệt độ cao có thể làm phân giải và đốt cháy dầu bôi trơn trên các bề mặt của pít tông, xéc măng và mặt gương của xi lanh Kết quả sẽ phá huỷ sự bôi trơn của các chi tiết kể trên, tăng nhanh độ mài mòn thậm chí làm kẹt pít tông Kết quả của việc nung nóng còn làm giảm độ bền cơ khí của các vật liệu chi tiết Để giữ nhiệt độ các chi tiết trong giới hạn tiêu chuẩn đảm bảo việc bôi trơn bền vững và để đảm bảo

độ bền cơ khí cần thiết của các chi tiết động cơ cần phải làm mát chúng

Kết quả làm mát trong các chi tiết bị nung nóng do nhiên liệu cháy là có sự giáng nhiệt độ và xuất hiện các ứng suất nhiệt

Để đánh giá độ bền vững khai thác của các chi tiết diêzen nằm trong vùng trao đổi nhiệt mạnh, và có nhiệt độ cao, dựa vào hai tiêu chuẩn: Nhiệt độ và gradiên nhiệt giữa bề mặt nung nóng và bề mặt làm mát của các chi tiết Các tiêu chuẩn này quy ước trạng thái nhiệt của các chi tiết

Trong tài liệu ĐCĐT, tiêu chuẩn cường độ toả nhiệt được sử dụng rộng rãi, đôi khi còn gọi là tải trọng nhiệt lên các chi tiết của động cơ, giống như là dòng nhiệt đi qua bề mặt của các chi tiết trong một đơn vị thời gian

Kcal/m2h (2.8)

Q - Dòng nhiệt đi qua bề mặt chi tiết, Kcal/h;

F - Bề mặt chi tiết, m2

Dòng nhiệt có thể cho phép đánh giá được nhiệt độ của bề mặt Mặt khác bản thân của dòng nhiệt không thể đánh giá được trạng thái nhiệt, các ứng suất nhiệt và các yếu tố khác quy ước độ bền và khả năng làm việc của các chi tiết Độ bền, khả năng làm việc và tuổi thọ trong các điều kiện thay đổi chế độ nhiệt độ của diêzen chỉ

có thể được đặc trưng bằng một tập hợp các chỉ tiêu:

1 Nhiệt độ trong các vùng đặc trưng của các chi tiết Ti hoặc các thông số không thứ nguyên tạo bởi tỷ số của các nhiệt độ này với nhiệt độ giới hạn cho phép trong vùng cho trước,

2 Các ứng xuất nhiệt δTi do các chênh lệch nhiệt độ, là tổng đại số với các ứng suất do tải trọng cơ khí, hoặc các thông số không thứ nguyên tạo bởi các thông số của các ứng suất này với ứng suất giới hạn

3 Giá trị của các khe hở trong các chi tiết liên kết của động cơ hoặc các thông

số không thứ nguyên tạo bởi tỉ số của các khe hở này với giới hạn cho phép

2.2 Cường độ cơ khí và các chỉ tiêu của ứng suất cơ khí trong các chi tiết động

cơ

ứng suất cơ khí của động được đặc trưng bằng ứng suất biến dạng và áp suất riêng xuất hiện trong các chi tiết khi động cơ mang tải Do trực tiếp các ứng suất hoặc các chi tiêu trực tiếp của cường độ cơ khí động cơ rất khó phân tích, vì vậy để đánh giá chúng ở các tải khác nhau trong điều kiện khai thác có thể sử dụng các chỉ tiêu gián tiếp, dựa vào đó có thể dự đoán về sự thay đổi đạt đến giới hạn nguy hiểm của các ứng suất cơ khí Để xác lập các chỉ tiêu gián tiếp ta xem các lực tác dụng lên các chi tiết cơ bản của động cơ trong thời gian hoạt động

2.2.1 Cường độ cơ khí của các chi tiết cố định

Các chi tiết cố định của động cơ trong thời gian làm việc chịu các lực tác dụng của áp suất khí thể trong xi lanh Lực cực đại tác dụng lên chi tiết cố định được xác định bằng giá trị áp suất cháy cực đại (áp suất cực đại của chu trình) PZ, là chỉ tiêu gián tiếp của cường độ cơ khí của chi tiết cố định Ngoài lực PZ ra còn có tác dụng của lực xiết ban đầu lên các chi tiết lắp ghép của chi tiết cố định, các liên kết neo, nắp

xi lanh và các gu jông lực Hệ số dự trữ sức bền của các chi tiết này sẽ tỉ lệ nghịch với

PZ Để không nguy hiểm cho các chi tiết lắp ráp chi tiết cố định, việc xiết chúng phải thực hiện hết sức chính xác theo tài liệu hướng dẫn với sử dụng cần xiết có đồng hồ

đo lực đặc biệt, các kích thuỷ lực hoặc bằng cách kiểm tra độ giãn dài của các gu jông

Ngoài các tải trọng lắp ráp thông thường, trong các chi tiết có thể xuất hiện các ứng lực phụ do sự sai sót cho phép trong khi lắp ráp Đặc biệt nguy hiểm là bề mặt

đai ốc không vuông góc với tấm gu jông hoặc đến bề mặt tựa, làm xuất hiện thêm các ứng suất ứng phụ

Các ứng suất phụ trong các chi tiết cố định, trong liên kết neo và nắp xi lanh có thể xuất hiện cả trong chấn động của các chi tiết này hoặc khi biến dạng của vỏ tàu

2.2.2 Cường độ cơ khí của cơ cấu tay quay thanh truyền

Cơ cấu quay thanh truyền của động cơ chịu tác dụng của các tải trọng có chu

kỳ biến đổi, và do đó việc phá huỷ các chi tiết mang đặc tính mệt mỏi Các trị ứng suất mệt mỏi trong các chi tiết phu thuộc vào biên độ lực tác dụng lên các chi tiết chuyển động Để xác định chỉ tiêu gián tiếp của cường độ cơ khí cơ cấu tay quay thanh truyền cần thiết phải xét các lực tác dụng lên chi tiết của nó và sự ảnh hưởng của tải và chế độ làm việc của động cơ đến đặc tính thay đổi theo chu kỳ của các lực

Lực động P tác dụng lên các chi tiết chuyển động là tổng các lực:

P = Pkc + Pj + P0 + Pms + Pp (2.12)

Pkc- Áp suất khí cháy;

Pj - Lực quán tính của các khối lượng chuyển động pít tông và thanh truyền;

P0 - Lực áp suất khí quyển tác động lên pít tông;

Pms - Lực ma sát;

Pp - Lực của khối lượng pít tông

Các lực P0, Pms, Pp có thể bỏ qua vì giá trị thực tế và sự phụ thuộc của chúng vào chế độ làm việc của động cơ ít Như vậy, với mức độ chính xác tương đối có thể xác định P theo phương trình:

P = Pkc + Pj (2.13) Ngoài ra trên các chi tiết chuyển động còn có tác dụng của các lực quán tính ly tâm của các khối lượng quay thanh truyền và trục khuỷu, cả các lực xuất hiện trong các dao động xoắn của trục khuỷu Mặt khác sự thay đổi của cường độ cơ khí các chi tiết tay quay thanh truyền trong khi khai thác động cơ chủ yếu phụ thuộc vào lực áp suất khí cháy và lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến Ta xét đồ thị thay đổi của các lực này trong một chu kỳ của động cơ diêzen hai kỳ và bốn kỳ

Trên hình 2.1 biểu diễn các đồ thị thay đổi của các lực tác dụng trong một chu

kỳ lên pít tông của cơ cấu quay tay thanh truyên động cơ Các đồ thị cho phép xác định biên độ của lực động P Từ các đồ thị ta có: