ZESZYTY NAUKOWE NR 1(73) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Stanowisko do badań diagnostycznych układu łożyskowania tłokowego silnika spalinowego

Podobne dokumenty
ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MARYNARKI WOJENNEJ ROK LII NR 4 (187) 2011

ZESZYTY NAUKOWE NR 5(77) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Wyznaczanie granicznej intensywności przedmuchów w czasie rozruchu

DIAGNOZOWANIE OKRĘTOWEGO TŁOKOWEGO SILNIKA SPALINOWEGO W EKSPLOATACJI Z WYKORZYSTANIEM ŚREDNIEGO CIŚNIENIA INDYKOWANEGO

POMIARY OPORÓW WEWNĘ TRZNYCH SILNIKA SPALINOWEGO

OKREŚLENIE I MIARY STRAT MECHANICZNYCH TŁOKOWEGO SILNIKA SPALINOWEGO

Wymagania edukacyjne Technologia napraw zespołów i podzespołów mechanicznych pojazdów samochodowych

BADANIA WSTĘ PNE MOŻ LIWOŚ CI OCENY STANU TECHNICZNEGO UKŁ ADÓW CYLINDROWYCH SILNIKA NA PODSTAWIE ANALIZY PROCESU SPRĘŻANIA

ZESZYTY NAUKOWE NR 10(82) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE

TEMAT: PARAMETRY PRACY I CHARAKTERYSTYKI SILNIKA TŁOKOWEGO

Pytania na egzamin dyplomowy specjalność SiC

AKADEMIA MORSKA w GDYNI WYDZIAŁ MECHANICZNY

1. Wprowadzenie. 2. Klasyfikacja i podstawowe wskaźniki charakteryzujące pracę silników spalinowych. 3. Paliwa stosowane do zasilania silników

Charakterystyki prędkościowe silników spalinowych

ZESZYTY NAUKOWE NR 1(73) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Badanie procesu sprężania dla potrzeb diagnostyki okrętowych tłokowych silników spalinowych

Straty mechaniczne tłokowych silników spalinowych

Wpływ temperatury cieczy chłodzącej i oleju na straty tarcia w tłokowym silniku spalinowym

ZESZYTY NAUKOWE NR 1(73) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Liczba pierścieni a zjawisko przedmuchów gazów do skrzyni korbowej

1. Wprowadzenie 1.1. Krótka historia rozwoju silników spalinowych

NAPRAWA. 1) lokalizuje uszkodzenia zespołów i podzespołów pojazdów samochodowych na podstawie pomiarów i wyników badań diagnostycznych;

WYKRYWANIE USZKODZEŃ W LITYCH ELEMENTACH ŁĄCZĄCYCH WAŁY

Moment obrotowy i moc silnika a jego obciążenie (4)

ELASTYCZNOŚĆ SILNIKA ANDORIA 4CTI90

ISBN

2. Klasyfikacja i podstawowe wskaźniki charakteryzujące pracę silników spalinowych

Temat ćwiczenia. Pomiary otworów na przykładzie tulei cylindrowej

Laboratorium z Konwersji Energii SILNIK SPALINOWY

KONCEPCJA WERYFIKACJI DOŚWIADCZALNEJ ZAMODELOWANYCH OBCIĄŻEŃ CIEPLNYCH WYBRANYCH ELEMENTÓW KOMORY SPALANIA DOŁADOWANEGO SILNIKA Z ZAPŁONEM SAMOCZYNNYM

PORÓWNANIE WYKRESU INDYKATOROWEGO I TEORETYCZNEGO - PRZYKŁADOWY TOK OBLICZEŃ

ZESZYTY NAUKOWE NR 1(73) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE

DIAGNOSTYKA. 1. Diagnozowanie podzespołów i zespołów pojazdów samochodowych. Uczeń:

Ćw. 4. BADANIE I OCENA WPŁYWU ODDZIAŁYWANIA WYBRANYCH CZYNNIKÓW NA ROZKŁAD CIŚNIEŃ W ŁOśYSKU HYDRODYNAMICZNYMM

Spis treści. I. Wprowadzenie do naprawy zespołów i podzespołów pojazdów samochodowych

Tomasz P. Olejnik, Michał Głogowski Politechnika Łódzka

KARTA PRZEDMIOTU WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI

Naprawa samochodów Fiat 126P / Zbigniew Klimecki, Józef Zembowicz. Wyd. 28 (dodr.). Warszawa, Spis treści

1. BADANIA DIAGNOSTYCZNE POJAZDU NA HAMOWNI PODWOZIOWEJ

Cena netto (zł) za osobę. Czas trwania. Kod. Nazwa szkolenia Zakres tematyczny. Terminy

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

PL B1. POLITECHNIKA POZNAŃSKA, Poznań, PL BUP 05/18. WOJCIECH SAWCZUK, Bogucin, PL MAŁGORZATA ORCZYK, Poznań, PL

Temat: Wpływ właściwości paliwa na trwałość wtryskiwaczy silników jachtów motorowych

XXXII SYMPOZJUM SIŁOWNI OKRĘTOWYCH

Dalsze informacje na temat przyporządkowania i obowiązywnania planu konserwacji: patrz Okólnik techniczny (TR) 2167

AKADEMIA MORSKA w GDYNI WYDZIAŁ MECHANICZNY

OCENA PRZYDATNOŚCI DIAGNOSTYCZNEJ WYKRESÓW INDYKATOROWYCH W FUNKCJI CZASU BEZ ZNACZNIKA POŁOŻENIA GMP

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

Wprowadzenie. Napędy hydrauliczne są to urządzenia służące do przekazywania energii mechanicznej z miejsca jej wytwarzania do urządzenia napędzanego.

ZSM URSUS Sp. z o. o. w Chełmnie

SILNIKI SPALINOWE RODZAJE, BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA

DIAGNOZOWANIE Ł O Ż YSKA ROLKI NAPINACZA PASKA ROZRZĄ DU SILNIKA SPALINOWEGO PRZY WYKORZYSTANIU DRGAŃ

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

SPIS TREŚCI. Przedmowa... 8

BADANIA DIAGNOSTYCZNE OKRĘ TOWYCH T Ł OKOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH

LABORATORIUM SILNIKÓW SPALINOWYCH Materiały pomocnicze

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

Zespół B-D Elektrotechniki. Laboratorium Silników i układów przeniesienia napędów

AKADEMIA MORSKA w GDYNI WYDZIAŁ MECHANICZNY

ĆWICZENIE NR.6. Temat : Wyznaczanie drgań mechanicznych przekładni zębatych podczas badań odbiorczych

BADANIA NAD MODYFIKOWANIEM WARUNKÓW PRACY ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH

MASZYNA MT-1 DO BADANIA WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNYCH ZE ZMIANĄ NACISKU JEDNOSTKOWEGO

PL B1. OSTROWSKI LESZEK, Gdańsk-Wrzeszcz, PL OSTROWSKI STANISŁAW, Gdańsk-Wrzeszcz, PL BUP 26/10

ZESZYTY NAUKOWE NR 1(73) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE

Układ regulacji i stabilizacji stanu cieplnego silnika spalinowego w warunkach hamowni silnikowej

1. WSTĘP. Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni Scientific Journal of Gdynia Maritime University

Analiza drgań skrętnych wału śmigłowego silnika lotniczego PZL-200 podczas pracy z zapłonem awaryjnym

WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI PALIW MINERALNYCH I ROŚLINNYCH NA PRĘDKOŚĆ NARASTANIA CIŚNIENIA W PRZEWODZIE WTRYSKOWYM I EMISJĘ AKUSTYCZNĄ WTRYSKIWACZA

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

ŚRODKI I URZĄDZENIA TRANSPORTU UKŁADY NAPĘDOWE STATKÓW MORSKICH

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 ZASADY OCENIANIA

Od autora 10 Bezpieczeństwo i higiena pracy podczas napraw pojazdów samochodowych Zasady bhp w zakładach naprawy pojazdów 11 1.

CZTEROKULOWA MASZYNA TARCIA ROZSZERZENIE MOŻLIWOŚCI BADAWCZYCH W WARUNKACH ZMIENNYCH OBCIĄŻEŃ

WERYFIKACJA MODELU DYNAMICZNEGO PRZEKŁADNI ZĘBATEJ W RÓŻNYCH WARUNKACH EKSPLOATACYJNYCH

DANE TECHNICZNE - SILNIK 213

Mechanika i Budowa Maszyn Studia pierwszego stopnia

OCENA ADEKWATNOŚCI MODELU OKRĘTOWEGO TŁOKOWEGO SILNIKA SPALINOWEGO OPRACOWANEGO NA POTRZEBY BADAŃ DIAGNOSTYCZNYCH

Klasyfikacja systemów rozrządu silników spalinowych. Opracował: Robert Urbanik Zespół Szkół Mechanicznych w Opolu

WPŁ YW PARAMETRÓW KONSTRUKCYJNYCH ROZPYLACZY NA W Ł A Ś CIWOŚ CI U Ż YTECZNE SILNIKA ZASILANEGO PALIWEM LOTNICZYM

PL B1. Głowica pomiarowa do badania charakterystyk tribologicznych i szczelności ślizgowych uszczelnień czołowych

Spis treści. 1. Badanie układu samodiagnostyki w silniku benzynowym typu Struktura systemu sterowania silnikiem benzynowym typu

Przekładnie ślimakowe / Henryk Grzegorz Sabiniak. Warszawa, cop Spis treści

WPŁYW KĄTA WYPRZEDZENIA WTRYSKU NA JEDNOSTKOWE ZUŻYCIE PALIWA ORAZ NA EMISJĘ SUBSTANCJI TOKSYCZNYCH W SILNIKU ZS ZASILANYM OLEJEM RZEPAKOWYM

Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów Wprowadzenie... 13

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

Inżynieria Maszyn, 2018, R. 23, z. 1, 36 43, ISSN X EKSPERYMENTALNA METODA OKREŚLANIA MOMENTU OPORU RUCHU ŁOŻYSK SKOŚNYCH 1.

BADANIA ZUŻYCIA ELEMENTÓW UKŁADU WTRYSKOWEGO SILNIKA O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM ZASILANEGO PALIWAMI ROŚLINNYMI

Przy prawidłowej pracy silnika zapłon mieszaniny paliwowo-powietrznej następuje od iskry pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej.

METODA DIAGNOZOWANIA UKŁ ADU MECHANICZNEGO OKRĘ TOWEGO TURBINOWEGO SILNIKA SPALINOWEGO

AKADEMIA MORSKA w GDYNI

Dla T-72 / PT-91 i dla Nowych Programów Czołgów Średnich oraz innych nowo konstruowanych, Średnich Platform Gąsienicowych

Potwierdzenie skuteczności

WPŁYW WZROSTU DAWKI PALIWA NA ZMIANY AMPLITUD SKŁADOWYCH HARMONICZNYCH DRGAŃ SKRĘTNYCH WAŁU ZESPOŁU SPALINOWO-ELEKTRYCZNEGO

INFLUENCE OF POWERING 1104C PERKINS WITH MIXTURE OF DIESEL WITH THE ADDITION OF THE ETHANOL TO HIS SIGNS OF THE WORK

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: STC TP-s Punkty ECTS: 3. Kierunek: Technologia Chemiczna Specjalność: Technologia paliw

Rys. 1. Instalacja chłodzenia wodą słodką cylindrów silnika głównego (opis w tekście)

(54) Sposób oceny szczelności komory spalania silnika samochodowego i układ do oceny

Hist s o t ri r a, a, z a z s a a s d a a a d zi z ał a a ł n a i n a, a

Identyfikacja samochodu

BADANIE PROCESU ROZDRABNIANIA MATERIAŁÓW ZIARNISTYCH 1/8 PROCESY MECHANICZNE I URZĄDZENIA. Ćwiczenie L6

Tematy prac dyplomowych studia stacjonarne I stopnia, Kierunek studiów: Oceanotechnika

POWERPACK 350S MODERNIZACJA I NOWY SPRZĘT WOJSKOWY

Transkrypt:

ISSN 0209-2069 ZESZYTY NAUKOWE NR 1(73) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE EXPLO-SHIP 2004 Zbigniew Korczewski, Leszek Wontka Stanowisko do badań diagnostycznych układu łożyskowania tłokowego silnika spalinowego Słowa kluczowe: tłokowy silnik spalinowy, łożyskowanie silnika, diagnostyka, moc strat mechanicznych Przedstawiono możliwości wykorzystania stanowiska laboratoryjnego silnika S312C do badań diagnostycznych układu łożyskowania. Wnioskowanie o stanie technicznym jest oparte na pomiarach ciśnień wewnątrzcylindrowych w zakresie biegu jałowego silnika. Daje to w rezultacie możliwość wyznaczenia mocy strat mechanicznych jako parametru charakteryzującego dysypację energii wnoszonej z powietrza i paliwa zasilającego. A Test Stand for Diagnostic Examination of a Diesel Engine Bearing System Key words: diesel engine, bearing system, diesel engine diagnosis, power of mechanical losses A laboratory test stand of S312C diesel engine can be used for diagnosing the engine bearing system. Conclusions on the technical state are drawn from indicated pressure measurements at the engine running idle. They are subsequently converted into the power of mechanical losses as a parameter characterising dissipation of energy carried into the engine from feeding air and fuel. 369

Zbigniew Korczewski, Leszek Wontka Wprowadzenie Przeznaczenie okrętów wojennych wymusza szczególne warunki użytkowania ich silników napędowych, które cechuje: długotrwała praca silnika na małych i częściowych obciążeniach (często nawet poniżej 25% mocy znamionowej), powodująca odkładanie się nagaru i laków na ściankach przestrzeni roboczych cylindrach oraz wzrost zawilgocenia oleju; częste zmiany obciążenia; krótkie czasy przejścia z pracy na małej mocy do pracy na pełnej mocy wiążące się z częstym przekraczaniem dopuszczalnych obciążeń cieplnych i mechanicznych poszczególnych elementów silnika; praca kadłuba okrętu na fali, powodująca powstawanie dodatkowych naprężeń w elementach silnika. W takich warunkach łożyska układu korbowego, tj. łożyska główne i korbowe, a także łożyska sworznia tłokowego (w artykule również nazywane krótko: łożyskowaniem silnika), poddawane cyklicznym obciążeniom są szczególnie narażone na intensywne zużycie trybologiczne i erozyjne [6, 8]. Wszystko to ma negatywny wpływ na prawidłowy przebieg procesu smarowania, co jest związane z niekorzystnymi zmianami rozkładu ciśnienia hydrodynamicznego i kształtu klina smarnego w łożyskach. Ma to swoje odzwierciedlenie w zwiększeniu momentu tarcia w łożyskach, a to z kolei prowadzi do zwiększenia strat mechanicznych całego silnika. Ze zjawiskiem zawyżonych strat mechanicznych silników wielokrotnie spotykano się podczas badań diagnostycznych silników eksploatowanych w Marynarce Wojennej RP [15]. Istnieje zatem uzasadniona potrzeba doświadczalnego ustalenia, w jakim stopniu zmieniający się stan techniczny łożyskowania silnika wpływa na wzrost strat mechanicznych silnika. 1. Bilans strat mechanicznych tłokowego silnika spalinowego Miarą strat mechanicznych silnika jest sprawność mechaniczna m, zdefiniowana następującą formułą: gdzie: L i praca indykowana, L P p e e e m (1) Li Pi pi 370

Stanowisko do badań diagnostycznych układu łożyskowania tłokowego silnika spalinowego L e praca użyteczna, P i moc indykowana, P e moc użyteczna, p i średnie ciśnienie indykowane, p e średnie ciśnienie użyteczne. Wartość sprawności mechanicznej waha się od 0,75 0,90 dla silnika pracującego w warunkach obciążenia nominalnego [2, 12] do zera dla silnika pracującego na biegu jałowym. W praktyce diagnostycznej znacznie wygodniejsze jest używanie pojęcia mocy strat mechanicznych P m, jako mocy traconej na pokonanie oporów tarcia w ruchomych elementach silnika, pokonanie oporów wentylacyjnych oraz na napęd pomocniczych mechanizmów zasprzęglonych z wałem korbowym silnika [14]: P m = P i P e = P TPC + P Ł + P W + P Z (2) gdzie: P TPC moc tracona na pokonanie oporów tarcia w układzie tłok pierścienie tłokowe tuleja cylindrowa (TPC), P Ł moc tracona na pokonanie oporów tarcia w układzie łożyskowania silnika, P W moc tracona na pokonanie oporów wentylacyjnych, P Z moc tracona na pokonanie oporów tarcia mechanizmów pomocniczych zasprzęglonych z wałem korbowym silnika oraz rozrządu silnika. Wygodnie jest również operować wartością średniego ciśnienia tarcia p m, które odpowiada stratom mechanicznym silnika, odniesionym do powierzchni denka tłoka : p m = p i p e (3) Moc strat mechanicznych silnika jest funkcją wielu zmiennych: P m = f(n, T, t o, t w, k) (4) gdzie: n prędkość obrotowa silnika, T moment obrotowy silnika, właściwości fizykochemiczne olejów smarowych, t o temperatura oleju smarowego, t w temperatura wody chłodzącej, k parametry struktury konstrukcyjnej układu TPC, łożyskowania oraz mechanizmów zasprzęglonych i rozrządu silnika. 371

Zbigniew Korczewski, Leszek Wontka Poszczególne wartości składowych mocy strat mechanicznych P m rosną znacznie wraz ze wzrostem prędkości obrotowej, a dodatkowo wartości mocy traconej na pokonanie oporów tarcia w układzie TPC P TPC oraz mocy traconej na pokonanie oporów tarcia w łożyskowaniu silnika P Ł, rosną również wraz ze wzrostem obciążenia, lecz w znacznie mniejszym stopniu [12]. Procentowy rozkład mocy strat mechanicznych poszczególnych podzespołów silnika zależy przede wszystkim od konstrukcji silnika. Ich przybliżone wartości obrazuje rysunek 1 [12]. PTPC (50 65%) PW + PZ (10 15%) PŁ (20 25%) Rys. 1. Procentowy rozkład mocy strat mechanicznych w okrętowym tłokowym silniku spalinowym: PTPC moc tracona na pokonanie oporów tarcia w układzie tłok pierścienie tłokowe tuleja cylindrowa (TPC), PŁ moc tracona na pokonanie oporów tarcia łożyskowania silnika, PW moc tracona na pokonanie oporów wentylacyjnych, PZ moc tracona na pokonanie oporów tarcia mechanizmów podwieszonych oraz rozrządu silnika Fig. 1. Percentage distribution of the power of mechanical losses of a diesel engine 2. Metodyka wyznaczania mocy strat mechanicznych oraz średniego ciśnienia strat tarcia Od 1992 roku w Instytucie Technicznej Eksploatacji Okrętów (obecnie Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Okrętów) Akademii Marynarki Wojennej przeprowadza się cykliczne badania diagnostyczne tłokowych silników spalinowych, eksploatowanych na okrętach Marynarki Wojennej RP. Polegają one m.in. na analizie przebiegów ciśnień wewnątrzcylindrowych poszczególnych cylindrów silnika, w tym na wyznaczaniu na ich podstawie średniego ciśnienia indykowanego. Do pomiarów ciśnień wewnątrzcylindrowych wykorzystuje się analizator pracy silnika firmy EAD [1]. Od 2003 roku coraz częściej w użyciu jest znacznie mniejszy i wszechstronniejszy w zastosowaniu rejestrator osiągów i sprawności zespołów napędowych okrętów (rys. 2), zaprojektowany i skonstruowany w Instytucie Konstrukcji i Eksploatacji Okrętów [11]. Rejestrator współpracuje z piezoelektrycznym czujnikiem ciśnienia, firmy Kistler, montowanym na zaworze indykatorowym. W mniejszych silnikach, jeżeli istnieje możliwość montażu czujnika bezpośrednio w głowicy cylindra, wykorzystuje 372

Stanowisko do badań diagnostycznych układu łożyskowania tłokowego silnika spalinowego się światłowodowy czujnik ciśnienia firmy Optrand, który cechuje się mniejszymi wymiarami. Od 1997 roku oprócz rutynowego indykowania silników na obciążeniu nominalnym, w celu określenia strat mechanicznych silników indykuje się silniki również na biegu jałowym (oczywiście tam, gdzie jest możliwe rozsprzęglenie silnika). Pomimo, że wartości mocy strat mechanicznych P m rosną wraz z obciążeniem, to proponowana metoda jej wyznaczenia z pomiarów średniego ciśnienia tarcia na biegu jałowym, minimalizuje błędy wyznaczania P m, przez zastosowanie tylko jednej metody pomiaru. Ponieważ na biegu jałowym P e oraz p e przyjmują wartość zero, wówczas równania (2) i (3) przyjmą odpowiednio postać: P m = P i = P TPC + P Ł + P W + P Z (5) p m = p i (6) Analizę błędów wyznaczania średniego ciśnienia indykowanego szczegółowo przedstawiono m.in. w pracach [5, 9]. Rys. 2. Rejestrator osiągów i sprawności zespołów napędowych okrętów wraz z dwoma światłowodowymi czujnikami ciśnienia firmy Optrand Fig. 2. Logger of performance and efficiency of ship power units with two light pipe pressure gauge Optrand 3. Adaptacja stanowiska laboratoryjnego silnika S312C do badań diagnostycznych układu łożyskowania Do badań układu łożyskowania tłokowego silnika spalinowego postanowiono wykorzystać istniejące od lat w Laboratorium Eksploatacji Siłowni Okrętowych Instytutu Konstrukcji i Eksploatacji Okrętów, stanowisko silnika obciążanego hamulcem wodnym typu H3Bis (rys. 3). 373

Zbigniew Korczewski, Leszek Wontka Silnik S312C jest silnikiem czterosuwowym, rzędowym, dwucylindrowym o zapłonie samoczynnym z bezpośrednim wtryskiem paliwa. W tabeli 1 przedstawiono dane techniczne silnika. Rys. 3. Stanowisko laboratoryjne silnika S312C wraz z hamulcem wodnym H3bis w Laboratorium Eksploatacji Siłowni Okrętowych Fig. 3. Test stand of S312C diesel engine with H3bis water brake in the Marine Power Plant Operation Laboratory Dane techniczne silnika S312C Technical data of S312C diesel engine Tabela 1 Liczba cylindrów 2 Średnica tłoka 102 mm Minimalna prędkość obrotowa silnika 500 min 1 Skok tłoka 120 mm Stopień sprężania 17 Maksymalna prędkość obrotowa silnika na biegu jałowym 2450 min 1 Moc użyteczna 22,4 kw Jednostkowe zużycie paliwa 265 g/kwh Maksymalny moment obrotowy 100 Nm Kąt wyprzedzenia wtrysku paliwa 30 OWK przed GMP O wyborze tego silnika do badań zadecydowała przede wszystkim mała liczba cylindrów, a co się z tym wiąże, mała liczba łożysk głównych (trzy, w tym jednooporowe) i korbowych (dwa). Poza tym wymiana panwi łożyskowych jest stosunkowo łatwa, chociaż czasochłonna. Ponieważ wał korbowy wisi na dolnych pokrywach łożysk głównych, wymiana panewek może odbywać się tylko pojedynczo. Półpanew dolną łożyska głównego oporowego wraz 374

Stanowisko do badań diagnostycznych układu łożyskowania tłokowego silnika spalinowego z dolną pokrywą przedstawia rysunek 4. Niebagatelne znaczenie ma również skład chemiczny stopu łożyskowego, z którego zostały wykonane wszystkie półpanwie. Jest nim stop miedzi (70%) i ołowiu (30%). Jest to o tyle istotne, że oba wymienione pierwiastki są doskonale wykrywalne w oleju smarowym metodą analizy spektralnej, która może służyć jako weryfikacja wyników badań diagnostycznych układu łożyskowania silnika. Rys. 4. Półpanew dolna wraz z dolną pokrywą łożyska oporowego silnika S312C Fig. 4. Down half sleeve of a main thrust bearing with a cap bearing of S312C diesel engine Rys. 5. Czujnik ciśnienia światłowodowy typu C31294 Q firmy Optrand wkręcony w głowicę silnika Fig. 5. C31294 Q light pipe pressure gauge Optrand in a cylinder head 375

Zbigniew Korczewski, Leszek Wontka Silnik nie jest wyposażony w zawory indykatorowe, jednak do rejestracji przebiegów ciśnień wewnątrzcylindrowych zostały wywiercone otwory w głowicy, w które bezpośrednio są wkręcone czujniki ciśnienia (rys. 5). 4. Badania wstępne wpływu stanu technicznego łożyskowania silnika na jego straty mechaniczne W końcu 2003 roku wykonano na stanowisku silnika S312C badania wstępne, mające na celu ustalenie, czy wpływ zmian stanu technicznego układu łożyskowania silnika na jego straty mechaniczne jest na tyle duży, że wpłynie to istotnie na wielkość wyznaczonego średniego ciśnienia strat tarcia i mocy strat mechanicznych silnika. W tym celu wykonano dwie serie badań. Pierwszą serię badań przeprowadzono dla silnika z panwiami łożysk głównych i korbowych zamontowanymi do tej pory na silniku. Silnik z tymi łożyskami przepracował wcześniej jedynie kilkadziesiąt godzin. Stan ten przyjęto jako stan pełnej zdatności (s Z). Przed przeprowadzeniem drugiej serii badań wymieniono wszystkie panwie łożysk głównych i korbowych na pozyskane w tym celu panwie z innego silnika tego samego typu, jednakże po przepracowaniu około 4 000 godzin. Ponieważ po wymianie luz w większości łożysk przekroczył wartość dopuszczalną w eksploatacji, oraz na warstwie ślizgowej panwi były widoczne grube wyżłobienia i rysy będące objawem zużycia ściernego (rys. 6), stan ten uznano jako stan całkowitej niezdatności (s N). W każdej z serii indykowano silnik pracujący na biegu jałowym podczas podgrzewania i rejestrowano temperaturę oleju smarowego w silniku. W tym celu posłużono się uniwersalną sondą temperaturową typu K, zanurzoną w oleju smarowym w misie olejowej silnika. Należy dodać, że bieg jałowy jest tu rozumiany szeroko jako praca silnika bez wytwarzania pracy użytecznej, lecz przy różnych prędkościach obrotowych. Serie pomiarowe powtarzano dla reprezentatywnych prędkości obrotowych wału korbowego silnika, praktycznie w całym jego zakresie: 500 obr/min, 1000 obr/min, 1500 obr/min i 2000 obr/min. Wyniki pomiarów przedstawiono na rysunku 7. Wstępne wyniki pomiarów dają podstawę, żeby stwierdzić, że stan techniczny łożyskowania silnika wpływa na straty mechaniczne silnika. Jest to szczególnie widoczne przy dużych prędkościach obrotowych i wysokiej temperaturze oleju smarowego. Ponieważ temperatura oleju mierzona w misie olejowej nie jest wystarczającym odzwierciedleniem stanu cieplnego silnika tłokowego, w celu jego jednoznacznego określenia postanowiono zdemontować kolejno wszystkie łożyska główne silnika i wywiercić dodatkowe otwory, przez które wprowadzono czujniki temperatury panwi łożysk głównych tak, aby po zmontowaniu łożyska dotykała dolnej półpanwi łożyska (rys. 8, strzałką zaznaczono końcówkę sondy). Dodatkowo postanowiono wyposażyć silnik w sondy 376

Stanowisko do badań diagnostycznych układu łożyskowania tłokowego silnika spalinowego temperaturowe typu K, mierzące temperaturę wody chłodzącej w pobliżu każdej cylindrowej. a) b) Rys. 6. Dolna półpanew trzeciego łożyska głównego: a) po kilkudziesięciu godzinach pracy silnika stan pełnej zdatności, b) po 4 000 godzin pracy stan całkowitej niezdatności Fig. 6. Down half sleeve of the third main thrust bearing: a) after approx 60 working hours, b) after 4 000 working hours P m [kw] 14 12 10 8 6 s N 298 K s Z s N 318 K s Z s N 358 K s Z 4 2 0 500 1000 1500 2000 n [min -1 ] Rys. 7. Zależność mocy strat mechanicznych silnika S312C w funkcji prędkości obrotowej silnika dla dwóch różnych stanów technicznych łożysk głównych i korbowych (sz stan pełnej zdatności, sn stan całkowitej niezdatności) i różnych temperatur oleju smarowego Fig. 7. Power of mechanical losses of S312C diesel engine vs. diesel engine speed for two different technical states of the bearing system (sz total capability state, sn total incapability state) and various lubricating oil temperatures 377

Zbigniew Korczewski, Leszek Wontka Rys. 8. Dolna pokrywa łożyska głównego silnika S312C z wprowadzoną przez nawiercony otwór sondą temperaturową typu K Fig. 8. A bearing cap of a S312C diesel engine with K thermoelement Aktualnie jest przygotowywany eksperyment czynny na tym stanowisku, mający na celu określenie wpływu stanu technicznego układu łożyskowania silnika i pozostałych obserwowanych parametrów na wielkość strat mechanicznych silnika, po zastosowaniu półpanwi o różnym (jakościowo i ilościowo) stanie degradacji. Wnioski 1. Wybór stanowiska silnika S312C do badań diagnostycznych układu łożyskowania dobrze prognozuje jego dalsze wykorzystanie, o czym świadczą wyniki badań wstępnych. Wymaga ono jednak drobnej modernizacji, polegającej na wyposażeniu silnika we wspomniane sondy temperaturowe, jak również na dodaniu układu ich ciągłej rejestracji. 2. Z badań wstępnych wynika, że intensywność procesu degradacji układu łożyskowania silnika można ocenić, przeprowadzając indykowanie cylindrów, tylko przy ściśle określonych warunkach pracy silnika przy pracy silnika na zimnym oleju praktycznie nie obserwuje się zmian mocy strat mechanicznych silnika. 3. Stanowisko badawcze silnika S312C może w przyszłości posłużyć do badań diagnostycznych nie tylko układu łożyskowania, ale również wpływu 378

Stanowisko do badań diagnostycznych układu łożyskowania tłokowego silnika spalinowego stanu technicznego pozostałych układów funkcjonalnych na straty mechaniczne silnika. Literatura 1. Bruski S., Polanowski S., Łutowicz M., Żuralski C., Analizatory ciśnień i obwiedni drgań do diagnozowania silników okrętowych i lokomotywowych. Eksploatacja silników spalinowych o zapłonie samoczynnym cz. 1 A, AMW, Gdynia 1992. 2. Heywood J. B., Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw Hill Book Company. Series in Mecanical Engineering, 1988. 3. Łutowicz M., Polanowski S., Wontka L., Diagnozowanie strat ciśnienia w cylindrach silników tłokowych, Sympozjum Krajowe nt.: Silniki spalinowe w zastosowaniach wojskowych, Jurata 1999. 4. Łutowicz M., Polanowski S., Wontka L., Pozyskiwanie informacji diagnostycznej z przebiegu sprężania w tłokowych silnikach okrętowych, Materiały XXVII Ogólnopolskiego Sympozjum Diagnozowania Maszyn, Węgierska Górka 2000. 5. Łutowicz M., Badanie błędu pomiaru średniego ciśnienia indykowanego silnika okrętowego, Zeszyty Naukowe AMW 2/2002. 6. Kozłowiecki H., Łożyska tłokowych silników spalinowych, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 1982. 7. Łuczak A., Mazur T., Fizyczne starzenie elementów maszyn, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1981. 8. Piaseczny L., Technologia naprawy okrętowych silników spalinowych, Wydawnictwo Morskie, Gdańsk 1992. 9. Polanowski S., Błędy pomiaru średniego ciśnienia indykowanego metodami cyfrowymi silników okrętowych w warunkach eksploatacji, Konferencja Naukowo-Techniczna Explo-Diesel 98, Szczecin 1998. 10. Polanowski S., Wontka L., Niektóre możliwości oceny obciążenia tłokowych silników okrętowych i strat w układzie napędowym drogą pomiaru mocy indykowanej, Materiały XXI Sympozjum Siłowni Okrętowej SymSO 2000. 11. Sprawozdanie z pracy naukowo-badawczej pt.: Badania wpływu czynników eksploatacyjnych na osiągi i sprawności zespołów napędowych okrętów w Polskiej Marynarce Wojennej, Akademia Marynarki Wojennej, Gdynia 2003. 12. Wajand J. A., Silniki o zapłonie samoczynnym, Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, Warszawa 1988. 13. Włodarski J. K., Eksploatacja maszyn okrętowych. Tarcie i zużycie, Wyd. Wyższa Szkoła Morska, Gdynia 1998. 379

Zbigniew Korczewski, Leszek Wontka 14. Włodarski J. K., Okrętowe silniki spalinowe, podstawy teoretyczne, Wyd. Wyższa Szkoła Morska, Gdynia 1996. 15. Wontka L., Możliwości wykorzystania ciśnień wewnątrzcylindrowych do oceny stanu technicznego łożyskowania okrętowego tłokowego silnika spalinowego w eksploatacji, Zeszyty Naukowe AMW 2/2003. Recenzenci dr hab. inż. Piotr Bielawski, prof. AM prof. dr hab. inż. Stefan Żmudzki Wpłynęło do redakcji w lutym 2004 r. Adresy Autorów dr hab. inż., kmdr Zbigniew Korczewski, prof. AMW Leszek Wontka Akademia Marynarki Wojennej Instytut Technicznej Eksploatacji Okrętów ul. Śmidowicza 69, 81-103 Gdynia 380