Modelowanie strat mechanicznych okrętowego tłokowego silnika spalinowego

Podobne dokumenty
OKREŚLENIE I MIARY STRAT MECHANICZNYCH TŁOKOWEGO SILNIKA SPALINOWEGO

CHARAKTERYSTYKA OBCIĄŻENIOWA

Elektroniczne systemy bezpieczeństwa mogą występować w trzech rodzajach struktur. Są to struktury typu: - skupionego, - rozproszonego, - mieszanego.

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

BED TESTS OF DIESEL ENGINE 4CT107 EQUIPPED WITH TURBOCHARGER, MADE BY DOMESTIC COMPANY AND GARRET, IN SCOPE OF EURO III REQUIREMENTS

ZASTOSOWANIE METODY GRAFÓW WIĄZAŃ DO MODELOWANIA PRACY ZESPOŁU PRĄDOTWÓRCZEGO W SIŁOWNI OKRĘTOWEJ

PARCIE GRUNTU. Przykłady obliczeniowe. Zadanie 1.

Termodynamika. Część 10. Elementy fizyki statystycznej klasyczny gaz doskonały. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

Uogólnione wektory własne

Farmakokinetyka furaginy jako przykład procesu pierwszego rzędu w modelu jednokompartmentowym zawierającym sztuczną nerkę jako układ eliminujący lek

ZASTOSOWANIE REGRESJI LOGISTYCZNEJ DO OKREŚLENIA PRAWDOPODOBIEŃSTWA SPRZEDAŻY ZASOBU MIESZKANIOWEGO

LABORATORIUM PODSTAW SILNIKÓW I NAPĘDÓW SPALINOWYCH. Ćwiczenie 2 POMIARY PODSTAWOWYCH PARAMETRÓW PRACY SILNIKÓW SPALINOWYCH

Przykład 1 modelowania jednowymiarowego przepływu ciepła

Definicja: Wektor nazywamy uogólnionym wektorem własnym rzędu m macierzy A

Analiza danych jakościowych

Laboratorium Półprzewodniki Dielektryki Magnetyki Ćwiczenie nr 11 Badanie materiałów ferromagnetycznych

PROTOKÓŁ POMIAROWY LABORATORIUM OBWODÓW I SYGNAŁÓW ELEKTRYCZNYCH Grupa Podgrupa Numer ćwiczenia

Komitet Główny Olimpiady Fizycznej, Waldemar Gorzkowski: Olimpiady fizyczne XXIII i XXIV. WSiP, Warszawa 1977.

Ocena porównawcza silników dwupaliwowych o zapłonie samoczynnym w układach napędowych zbiornikowców LNG

TEMAT: PARAMETRY PRACY I CHARAKTERYSTYKI SILNIKA TŁOKOWEGO

POLITECHNIKA GDAŃSKA Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Energoelektroniki i Maszyn Elektrycznych LABORATORIUM

Ocena wpływu stanów dynamicznych silnika spalinowego na jego właściwości użytkowe

Ćw. 27. Badanie właściwości statystycznych elektronów emitowanych z katody lampy próżniowej

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

WPŁYW STÓP PROCENTOWYCH W USA I W STREFIE EURO NA STOPY PROCENTOWE W POLSCE I. STOPY PROCENTOWE W GOSPODARCE OTWARTEJ.

Autor: Dariusz Piwczyński :07

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

( t) UKŁADY TRÓJFAZOWE

Szeregowy obwód RC - model matematyczny układu

Metoda Elementów Skończonych w Modelowaniu Układów Mechatronicznych. Układy prętowe (Scilab)

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

Ekscytony Wanniera Motta

Straty mechaniczne tłokowych silników spalinowych

REGULAMIN PSKO I. Kryteria i wymagania dla zawodników Optimist PSKO. II. Mistrzostwa PSKO. III. Puchar Polski PSKO

- Jeśli dany papier charakteryzuje się wskaźnikiem beta równym 1, to premia za ryzyko tego papieru wartościowego równa się wartości premii rynkowej.

2009 ZARZĄDZANIE. LUTY 2009

ZESZYTY NAUKOWE NR 10(82) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE

Identyfikacja osób na podstawie zdjęć twarzy

Swobodny spadek ciał w ośrodku stawiającym opór

Granica funkcji - Lucjan Kowalski GRANICA FUNKCJI

Wydział Elektryczny. Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej. Instrukcja do pracowni specjalistycznej

CWICZ Nr 1 UKŁAD NAPĘDOWY Z SILNIKIEM WYKONAWCZYM PRĄDU STAŁEGO STEROWANYM IMPULSOWO Z PRZEKSZTAŁTNIKA TRANZYSTOROWEGO

W-24 (Jaroszewicz) 22 slajdy Na podstawie prezentacji prof. J. Rutkowskiego. Cząstka w studni potencjału. przykłady efektu tunelowego

AKADEMIA MORSKA w GDYNI WYDZIAŁ MECHANICZNY

Temat: Pochodna funkcji. Zastosowania

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

POMIARY OPORÓW WEWNĘ TRZNYCH SILNIKA SPALINOWEGO

ŚRODKI I URZĄDZENIA TRANSPORTU UKŁADY NAPĘDOWE STATKÓW MORSKICH

ZADANIA DO ĆWICZEŃ Z ELEMENTÓW ELEKTRONICZNYCH temat: Tranzystory bipolarne

Rachunek Prawdopodobieństwa MAP1151, 2011/12 Wydział Elektroniki Wykładowca: dr hab. Agnieszka Jurlewicz

Perspektywy rozwoju rolnictwa ekologicznego w Polsce

Temat ćwiczenia. Pomiary otworów na przykładzie tulei cylindrowej

Ćwiczenie 4. Realizacja programowa dwupołożeniowej regulacji temperatury pieca elektrycznego

Sieci neuronowe - uczenie

Ć W I C Z E N I E N R E-14

Wartość ciśnienia wiatru działającego na powierzchnie zewnętrzne (w e ) i wewnętrzne (w i ) konstrukcji.

Katastrofą budowlaną jest nie zamierzone, gwałtowne zniszczenie obiektu budowlanego lub jego części, a także konstrukcyjnych elementów rusztowań,

KATALOG TECHNICZNY. RC MULTIsafe Rury z polietylenu PE 100RC do układania bez obsypki piaskowej i do renowacji rurociągów

PRACA DOKTORSKA ANALIZA DYNAMICZNYCH I USTALONYCH STANÓW PRACY SILNIKA RELUKTANCYJNEGO MGR INŻ. JANUSZ KOŁODZIEJ ZE STRUMIENIEM POPRZECZNYM

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

KATALOG TECHNICZNY GRUPA KAPITAŁOWA RADPOL S.A.

EKOLOGICZNY ZWIĄZEK GOSPODARKI ODPADAMI KOMUNALNYMI Z SIEDZIBĄ W RZĘDOWIE RZĘDÓW 40, TUCZĘPY

Mirosława Jastrząb-Mrozicka Wskaźnik skolaryzacji

INFORMATOR TECHNICZNY

PORÓWNANIE WYKRESU INDYKATOROWEGO I TEORETYCZNEGO - PRZYKŁADOWY TOK OBLICZEŃ

ZESPÓŁ B-D ELEKTROTECHNIKI

Podstawowym prawem opisującym przepływ prądu przez materiał jest prawo Ohma, o makroskopowej postaci: V R (1.1)

2. Architektury sztucznych sieci neuronowych

DIAGNOZOWANIE OKRĘTOWEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO Z TURBINOWYMI SILNIKAMI SPALINOWYMI

I. PIERWSZE SPOTKANIE Z FIZYKĄ (6 godzin + 2 godziny łącznie na powtórzenie i sprawdzian)

ZESZYTY NAUKOWE NR 5(77) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Eksploatacyjna metoda analizy rozkładu obciążeń użytecznych silników napędu głównego statku

ZESZYTY NAUKOWE UNIWERSYTETU SZCZECIŃSKIEGO NR 760 FINANSE, RYNKI FINANSOWE, UBEZPIECZENIA NR

POLITYKA BEZPIECZEŃSTWA OKTAWAVE (dalej również: Polityka )

Rachunek Prawdopodobieństwa MAP1064, 2008/09

NARODOWY FUNDUSZ INWESTYCYJNY PROGRESS S.A.

Fizyka promieniowania jonizującego. Zygmunt Szefliński

Wykład VIII: Odkształcenie materiałów - właściwości sprężyste

ASY PALI. Tadeusz Uhl*, Maciej Kaliski*, Łukasz Sękiewicz* *Akademia Górniczo - Hutnicza w Krakowie STRESZCZENIE SŁOWA KLUCZOWE: NR 59-60/2007

ĆWICZENIE 11 OPTYMALIZACJA NIEZAWODNOŚCIOWA STRUKTURY ELEKTRONICZNEGO SYSTEMU BEZPIECZEŃSTWA

Przetwarzanie sygnałów biomedycznych

ELIMINACJA DRGAŃ MASZYN dynamiczny eliminator drgań mechanicznych

POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH WYDZIAŁ MECHANICZNY TECHNOLOGICZNY. Optymalizacja układów powierzchniowych z wykorzystaniem algorytmów ewolucyjnych

SEMINARIUM Z AUTOMATYKI CHLODNICZEJ

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne

ĆWICZENIE J15. Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Comptona poprzez pomiar zależności energii rozproszonych kwantów gamma od kąta rozproszenia.

FDA-12/FDA-12-T/FDA-12-M

AKADEMIA MORSKA w GDYNI WYDZIAŁ MECHANICZNY

AKADEMIA MORSKA w GDYNI WYDZIAŁ MECHANICZNY

KONSTRUKCJE DREWNIANE I MUROWE

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

Zjawisko Zeemana (1896)

EPIC H XX1 XX3. Styczeń 2008 DO MIKROKABLI ŚWIATŁOWODOWYCH

Pytania na egzamin dyplomowy specjalność SiC

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

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

ENERGETYCZNE KRYTERIUM STANÓW GRANICZNYCH DLA MATERIAŁÓW KOMÓRKOWYCH

ANALIZA WPŁYWU PARAMETRÓW AKUMULATORA NA PRACĘ ROZRUSZNIKA SAMOCHODOWEGO Z SILNIKIEM BLDC

KATEDRA SYSTEMÓW ENERGETYCZNYCH i URZĄDZEŃ OCHRONY ŚRODOWISKA

DYNAMICZNA ELIMINACJA DRGAŃ MECHANICZNYCH

Transkrypt:

Articl citation info: WONTKA L., KNIAZIEWICZ T. Modlling of chanical losss in arin disl ngin. Cobustion Engins. 2015, 162(3), 1001-1006. ISSN 2300-9896. Lszk WONTKA Toasz KNIAZIEWICZ PTNSS 2015 3506 Modlowani strat chanicznych okrętowgo tłokowgo silnika spalinowgo Podczas indykowania okrętowgo tłokowgo silnika spalinowgo wyznacza się obok innych paratrów równiż śrdni ciśnini indykowan i oc indykowaną silnika. Indykując silnik na bigu jałowy uzyskuj się iary strat chanicznych w zbliżonych do rzczywistych warunkach pracy silnika. W clu okrślnia jgo przydatności do clów diagnostycznych nalży uzalżnić go.in. od lpkości olju sarowgo. Artykuł zawira próbę opisania zalżności poiędzy stratai chanicznyi a lpkością olju sarowgo. Słowa kluczow: tłokowy silnik okrętowy, śrdni ciśnini indykowan, straty chaniczn, odlowani Modlling of chanical losss in arin disl ngin During indication of arin disl ngin a lot of paratrs ar asurd, so of th ar th an indicatd prssur and indicatd powr of ngin. Indication on idl running allows to dtrin chanical loss in alost ral ngin oprating conditions. In ordr to dtrin its suitability for diagnostic purposs it should b connctd to th viscosity of th lubricating oil. Th articl prsnts an attpt to dscrib th rlationship btwn chanical losss and th viscosity of lubricating oil. Ky words: arin disl ngin, an indicatd prssur, chanical losss, odlling Wstęp Zagadnini wpływu lpkości olju sarowgo na straty chaniczn tłokowgo silnika spalinowgo, poio ż jst dość szroko przdstawian w litraturz, najczęścij jdnak dotyczy zwiększnia fktywności pracy silnika poprzz zwiększni sprawności chanicznj dzięki optyalizacji lpkości olju sarowgo [1, 2], albo inializacji lpkości olju w niskich tpraturach związanj z procs rozruchu silnika [3]. Ninijszy artykuł jst próbą opisania zalżności poiędzy stratai chanicznyi a lpkością olju sarowgo w aspkci diagnostyki okrętowgo tłokowgo silnika spalinowgo. 1. Źródła strat chanicznych tłokowgo silnika spalinowgo Wyróżnić ożna kilka grup czynników będącyi źródłai strat chanicznych w tłokowych silnikach spalinowych. W zalżności od clu podziału, stopnia uszczgółowinia i tody wyznaczania strat litratura różni klasyfikuj źródła występowania strat chanicznych [2, 5, 6]. W przypadku okrętowych tłokowych silników spalinowych podział strat chanicznych jst następujący [7]: straty tarcia: w układzi trybologiczny tłok pirścini tłokow tulja cylindrowa (TPC), w łożyskach głównych, łożyskach korbowych, łożyskach sworznia tłokowgo oraz w łożyskach turbosprężarki (Ł), straty na napęd chanizów podwiszonych i rozrząd silnika (Z), straty wntylacji (W) objując oddziaływan otocznia na rucho części silnika. Wówczas: p = p + p + p + p = p + p + p (1) TPC Ł W Z gdzi: p t = p TPC + p Ł śrdni ciśnini strat tarcia, p TPC śrdni ciśnini tarcia w układzi tłok pirścini tłokow tulja cylindrowa (TPC), p Ł śrdni ciśnini tarcia w łożyskach głównych i korbowych silnika, p W + p Z śrdni ciśnini strat wntylacyjnych oraz strat na napęd chanizów podwiszonych oraz rozrządu silnika. Procntowy rozkład strat chanicznych poszczgólnych podzspołów silnika zalży przd wszystki od konstrukcji silnika oraz od tody wyznaczania strat. Rgułą jst, ż wraz z wzrost objętości skokowj silnika, rośni udział procntowy strat tarcia p t, a alją straty na napęd chanizów podwiszonych oraz rozrządu silnika. Mtody wyznaczania strat chanicznych bazujących na indykowaniu silnika równiż sprawiają, ż udział procntowy strat tarcia p t jst większy koszt strat na napęd chanizów podwiszonych oraz rozrządu silnika, niż przy wyznaczaniu ich todą obcgo napędu. 2. Okrślni i iary strat chanicznych tłokowgo silnika spalinowgo W tchnic pod pojęci strat chanicznych rozui się straty nrgii aszyny na pokonani własnych oporów ruchu. W szczgólności, straty chaniczn tłokowgo silnika spalinowgo okr- t W Z 1001

śla się jako straty nrgii wytworzonj w koorz spalania zużytj na pokonani własnych oporów ruchu silnika. Okrślni straty chaniczn a swoj źródło w wwnętrzny bilansi ciplny silnika, gdzi nrgia stracona na pokonani własnych oporów ruchu silnika występuj obok innych strat nrgii np. strat chłodznia, czy tż strat wylotowych, chociaż d facto jst ich składową [7, 8]. Zgodni z zasadą d Albrta: dn (2) J M(t) Mo(t) 0 dt gdzi: J ont bzwładności odbiornika ocy zrdukowany do osi wału korbowgo, n prędkość obrotowa, t czas, M ont obrotowy silnika, M o ont oporu odbiornika ocy. M Mi M (3) gdzi: M i ont indykowany silnika, M ont strat chanicznych. Wówczas bzwzględną iarą strat chanicznych silnika staj się ont strat chanicznych M : M Mi M (4) lub analogiczni oc strat chanicznych P : P Pi P (5) gdzi: P i oc indykowana silnika, P oc użytczna silnika. Miary t stosuj się w przypadku wyznaczania strat chanicznych todą obcgo napędu, najczęścij stosowanj w silnikach saochodowych. W przypadku okrętowych tłokowych silników spalinowych, do wyznaczania strat chanicznych stosuj się tody bazując na indykowaniu silnika. Wówczas iarai są wilkości, któr oży uzyskać z analizy wykrsu indykatorowgo. Będzi to praca strat chanicznych L dfiniowana jako różnica pracy indykowanj L i oraz pracy użytcznj silnika L : L Li L (6) lub śrdni ciśnini strat chanicznych p : p pi p (7) gdzi: p i śrdni ciśnini indykowan silnika, p śrdni ciśnini użytczn silnika. Poniważ śrdni ciśnini strat chanicznych ni zalży od objętości skokowj silnika, daj ono ożliwość bzpośrdnigo porównywania strat chanicznych silników różnych wilkości. Korzystając z zalżności (7) koniczn staj się wyznaczni z analizy wykrsu indykatorowgo, śrdnigo ciśninia indykowango oraz śrdnigo ciśninia użytczngo z poiaru ontu obrotowgo M. Zastosowani dwóch różnych tod poiaru do wyznacznia jdnj wilkości ni sprzyjają inializacji błędów poiarowych. Dlatgo tż w Instytuci Budowy i Eksploatacji Okrętów Akadii Marynarki Wojnnj stosuj się todę wyznaczania śrdnigo ciśninia strat chanicznych bazującą na indykowaniu silnika na bigu jałowy. Głównyi zaltai tj tody są obok inializacji błędów poiarowych wynikających z jdnj tody poiaru, równiż łatwość poiaru oraz rzczywist warunki pracy silnika (w przciwiństwi do tody obcgo napędu). x 1 x 2 x i h 1 h 2 okrętowy tłokowy silnik spalinowy c 1 c n h k Zbiór wilkości wjściowych X={x 1, x 2, x i } x 1 prędkość obrotowa n x 2 ont użytczny M x 3 tpratura olju w silniku T ol x 4 lpkość kinatyczna olju ν x 5i paratry struktury układu tłokowokorbowgo, rozrządu i chanizów podwiszonych Zbiór wilkości wyjściowych Z={z 1 } z 1 śrdni ciśnini strat chanicznych p z 1 Zbiór zakłócń H={h 1, h 2, h k } h 13 paratry otocznia (ciśnini, tpratura, wilgotność) h 4 ciśnini olju na wyloci z silnika p ol h 5 nirównoirność prędkości obrotowj dn/dt h 4 różnica rzczywistych i założonych wartości lpkości kinatycznj olju w węzłach tarcia Δν, h 5h paratry rgulacyjn silnika h h+1k inn czynniki zakłócając Zbiór wilkości stałych C={c 1, c 2, c n } c 1n paratry struktury pozostałych układów funkcjonalnych silnika Rys. 1. Schat obrazujący zalżność śrdnigo ciśninia strat chanicznych od wybranych wilkości fizycznych wjściowych, stałych i będących zakłócniai 1002

Dla bigu jałowgo zachodzi zalżność: dn (8) M Mi JS dt gdzi: J S ont bzwładności silnika zrdukowany do osi wału korbowgo. Wówczas, przy zachowaniu w trakci poiaru stałj prędkości obrotowj, zalżność (7) przyjuj postać: p p (9) i 3. Opis zalżności strat chanicznych tłokowgo silnika spalinowgo od wybranych wilkości fizycznych Śrdni ciśnini strat chanicznych silnika jst funkcją wilu zinnych: p = f (M, n, ν, Tol, d) (10) gdzi: n prędkość obrotowa silnika, M ont obrotowy silnika, ν lpkość kinatyczna olju sarowgo, T ol tpratura olju sarowgo, d paratry struktury konstrukcyjnj układu tłokowo-korbowgo oraz chanizów podwiszonych i rozrządu silnika. W oparciu o dostępn dan dotycząc użytkowania okrętowych tłokowych silników spalinowych w biżącj ksploatacji stworzono odl strat chanicznych (rys.1). Paratr wyjściowy jst śrdni ciśnini strat chanicznych p. Poniważ, jak wsponiano wczśnij, straty chaniczn podczas badań diagnostycznych okrętowych tłokowych silników spalinowych wyznacza się todą indykowania silnika na bigu jałowy, dlatgo ont użytczny silnika będący jdny z paratrów wjściowych przyjuj wartość zro M = 0. Oprócz paratrów struktury układu tłokowo-korbowgo, rozrządu i chanizów podwiszonych, najistotnijszy wpływ na straty chaniczn ają paratry olju sarowgo, przd wszystki jgo lpkości. W ksploatacji tłokowych silników spalinowych na okrętach MW RP dysponujy analizai olju, któr zawirają.in. lpkości kinatyczn w 40ºC i 100ºC, opcjonalni lpkość kinatyczną w 100ºC i wskaźnik lpkości. Poniważ wsponian analizy olju wykonuj się ni rzadzij niż co sto godzin pracy silnika i przchowuj wraz z całą dokuntacja ksploatacyjną, istnij ożliwość ocny zian lpkości olju jako funkcji czasu dla całgo okrsu ksploatacji silnika. Natoiast podczas badań diagnostycznych silnika dostępna jst wartość tpratury olju na wyloci z silnika, dtrinująca lpkość olju w chwili poiaru. Do opisu zalżności strat chanicznych silnika od lpkości olju sarowgo wykorzystano odl oparty na krzywj Stribcka [1, 5, 8]. Przy założniu, ż tarci w układzi tłok pirścini tłokow tulja cylindrowa (TPC) poza punktai zwrotnyi tłoka jst tarci płynny, jak przy sarowaniu hydrodynaiczny, to występuj analogiczn oddziaływani jak przy sarowaniu i tarciu w łożyskach hydrodynaicznych. Zat dla stałgo obciążnia silnika tłokowgo oraz prędkości obrośrdni ciśnini strat tarcia p t będzi proporcjonaln do lpkości kinatycznj ν olju sarowgo w poszczgólnych węzłach tarcia: j (11) p t = ki i i 1 gdzi: k i stał proporcjonalności zalżn od obciążnia silnika i jgo prędkości obrotowj, i lpkość kinatyczna olju sarowgo w i-ty punkci tarcia, wykładnik potęgowy uwzględniający ziany lpkości kinatycznj w lntach obciążonych dynaiczni, j ilość rozpatrywanych węzłów tarcia. p t obszar tarcia iszango A TPC A Ł obszar tarcia płynngo p TPC = k 1 TPC p Ł = k 2 Ł p TPC śrdni ciśnini strat tarcia w układzi tłok pirścini tłokow tulja cylindrowa, p Ł śrdni ciśnini strat tarcia w łożyskach silnika, ν TPC lpkość kinatyczna olju sarowgo na gładzi tuli cylindrowj, ν Ł lpkość kinatyczna olju sarowgo w łożyskach, k 1 i k 2 stał proporcjonalności zalżn od obciążnia silnika i jgo prędkości obrotowj, wykładnik potęgowy uwzględniający ziany przbigu w stosunku do stacjonarni obciążongo łożyska, A TPC wartość graniczna dla tarcia płynngo w układzi tłok-pirścini tłokow-tulja cylindrowa, A Ł wartość graniczna dla tarcia płynngo w łożyskach silnika Rys. 2. Porównani przbigu krzywj Stribcka przy różnych wartościach lpkości olju sarowgo dla dwóch par trących: tłok pirścini tłokow tulja cylindrowa i łożysk silnika w układzi współrzędnych śrdni ciśnini strat tarcia lpkość kinatyczna Na rysunku 2 przdstawiono porównani przbig krzywj Stribcka przy różnych wartościach lpkości olju sarowgo dla dwóch par trących: tłok pirścini tłokow tulja cylindrowa i łożysk silnika w układzi współrzędnych śrdni ciśnini strat tarcia p t lpkość kinatyczna ν. Dla płngo zobrazowania trybologiczngo silnika nalżałoby przdstawić osobną krzywą dla każdj pary trącj tzn. uwzględnić liczbę cylindrów, jak i liczbę oraz rodzaj łożysk. Jak wynika z analizy rysunku wartość lpkości granicznj tarcia iszango dla 1003

układu tłok pirścini tłokow tulja cylindrowa jst nijsza niż dla łożysk silnika, dlatgo o granicy obszaru tarcia płynngo w suarycznych stratach tarcia dcyduj graniczna lpkość dla łożysk silnika. Poniważ zalżność (11) ni uwzględnia strat spowodowanych oporai wntylacyjnyi oraz strat na pokonani oporów tarcia chanizów podwiszonych i rozrządu silnika, a takż w warunkach ksploatacyjnych ni jst ożliw wyznaczni lpkości olju sarowgo w każdy węźl tarcia, wprowadza się dodatkow założnia upraszczając. Założono, ż różna tpratura olju na powirzchniach tuli cylindrowych i w łożyskach silnika jst proporcjonalna do śrdnij tpratury olju na wyloci z silnika dtrinującj jgo lpkość, a takż straty chaniczn pochodząc od napędu chanizów podwiszonych i rozrządu silnika są proporcjonaln do strat tarcia w układzi tłokowo-korbowy. Wówczas zalżność (11) przyjuj postać: p = kν (12) gdzi: k wypadkowa stała proporcjonalności zalżna od obciążnia silnika i jgo prędkości obrotowj, lpkość kinatyczna olju sarowgo na wyloci z silnika, wykładnik potęgowy uwzględniający ziany lpkości kinatycznj w lntach obciążonych dynaiczni. Jdnak współczynniki k i wyznaczon z zalżności (12) będą odinn, niż gdyby dysponowano rzczywistyi wartościai lpkości w łożyskach silnika i na powirzchniach tuli cylindrowych [2, 4]. Do wyznacznia lpkości olju sarowgo w okrślonj tpraturz zastosowano wzór Walthra wykorzystujący lpkości olju w tpraturz 40 C i 100 C dostępn z aktualnych analiz olju: log log ( + 0,8) = a (log 313 log T) (13) + log log( 40 + 0,8) gdzi: lpkość kinatyczna olju sarowgo w okrślonj tpraturz na wyloci z silnika [ 2 /s], T tpratura olju na wyloci z silnika [K], a współczynnik kirunkowy: log log( ν40 0,8) log log( ν100 0,8) (14) a log 313 log 373 gdzi: 40 lpkość kinatyczna olju sarowgo w tpraturz 40 C [ 2 /s], 100 lpkość kinatyczna olju sarowgo w tpraturz 100 C [ 2 /s]. Do zbioru zakłócń H={h 1, h 2, h k } odlu strat chanicznych okrętowgo tłokowgo silnika spalinowgo nalżą oczywiści t paratry, któr ają znikoy wpływ na wartość śrdnigo ciśninia strat chanicznych (paratry otocznia, ciśnini olju w silniku p ol, nirównoirność prędkości obrotowj dn/dt, paratry rgulacyjn silnika) lub ich wpływ ni został zbadany, albo tż ni ożna ich w prosty sposób wyznaczyć. Do tj ostatnij grupy zbioru zakłócń zaliczyć ożna nizwykl istotny paratr Δν, oznaczający różnicę rzczywistj i założonj lpkości kinatycznj olju w węzłach tarcia. Wartość założona wynika z śrdnij lpkości kinatycznj olju na wyloci z silnika. Właśni na wzajnj proporcjonalności tych lpkości opira się wsponian wczśnij, dodatkow uproszczni odlu. Wśród głównych potncjalnych czynników wpływających na wzrost wartości Δν, a ty say wpływających na oczkiwan wartości strat chanicznych zaliczyć ożna: zastosowani różnych klas olju sarowgo w silniku, spadk lpkości kinatycznj olju sarowgo spowodowany przdostawani się do olju paliwa, przprowadzani badań diagnostycznych przy różny stani ciplny silników (na bigu jałowy zarówno w czasi podgrzwania z startu zingo jak i gorącgo, jak równiż po uprzdni obciążniu). 4. Badania na stanowisku laboratoryjny okrętowgo tłokowgo silnika spalinowgo W clu wryfikacji odlu przprowadzono badania.in. na stanowisku okrętowgo tłokowgo silnika spalinowgo SULZER typu 6AL20/24 o ocy noinalnj 420 kw. Badania polgały.in. na poiarz śrdnigo ciśninia indykowango silnika pracującgo na bigu jałowy podczas podgrzwania przy jdnoczsnj rjstracji tpratury olju sarowgo w silniku. Śrdni ciśnini strat ch. p [MPa] p = 0,0618 ν 0,23 Lpkość kinatyczna ν [ 2 /s] Olj sarowy CC SAE 40: przd wyianą ν 100 = 10,97 2 /s, 40 = 89 2 /s start silnika ziny świży ν 100 = 13,91 2 /s, 40 = 134 2 /s start silnika ziny świży ν 100 = 13,91 2 /s, 40 = 134 2 /s start silnika gorący Rys. 3. Zalżność śrdnigo ciśninia strat chanicznych od lpkości kinatycznj olju sarowgo 1004

Po wyznaczniu lpkości olju dla poszczgólnych tpratur z zalżności (13) i (14) dokonano aproksyacji punktów poiarowych z zalżności (12) (rys.3). Badania przprowadzono dla olju sarowgo przd wyianą CC SAE 40 o lpkości kinatycznj w tpraturz 40 C 40 = 89 2 /s i lpkości kinatycznj w tpraturz 100 C 100 = 10,97 2 /s oraz dla olju sarowgo świżgo CC SAE 40 o lpkości kinatycznj w tpraturz 40 C 40 = 134 2 /s i lpkości kinatycznj w tpraturz w tpraturz 100 C 100 = 13,91 2 /s, przy czy dla olju świżgo badania przprowadzono dwukrotni bzpośrdnio po wyiani olju (tzw. start ziny) oraz ponowni po zatrzyaniu silnika i dwugodzinnj przrwi (tzw. start gorący). Śr. ciśn. strat ch. po [MPa] wartości oczkiwan Śrdni ciśn. strat ch. p [MPa] wartości zirzon Olj sarowy CC SAE 40: przd wyianą ν 100 = 10,97 2 /s, 40 = 89 2 /s start silnika ziny świży ν 100 = 13,91 2 /s, 40 = 134 2 /s start silnika ziny świży ν 100 = 13,91 2 /s, 40 = 134 2 /s start silnika gorący Rys. 4. Rozrzut śrdnigo ciśninia strat chanicznych Z analizy rysunku 3 wynika, ż punkty poiarow po wyznaczniu lpkości w odpowidnich tpraturach poiaru dla olju przd wyianą i olju świżgo CC SAE40 podczas podgrzwania silnika z startu zingo lżą w pobliżu wspólnj krzywj wyznaczonj z aproksyacji punktów poiarowych o równaniu p = 0,0618ν 0,23. Badania przprowadzon w IBiEO na silnikach różnych typów dowodzą, ż stosując powyższą todę wyznaczania strat chanicznych wykładnik potęgowy zawira się w dość wąski przdzial 0,22 0,25, natoiast stała proporcjonalności k zalżna od obciążnia silnika i jgo prędkości obrotowj rożni się dość znaczni, nawt wśród populacji silników tgo sago typu [9]. Inaczj rzcz a się w przypadku badań przprowadzonych podczas podgrzwania silnika z startu gorącgo. Początkow punkty poiarow lżą istotni powyżj krzywj wyznaczonj z aproksyacji punktów poiarowych o równaniu p = 0,0618ν 0,23 (rys.3). Dzij się tak dlatgo, ż po zatrzyaniu silnika tpratura olju sarowgo na wyloci z silnika spada znaczni wolnij niż tpratura lntów silnika w węzłach tarcia, główni gładzi tuli cylindrowj. Dlatgo tż, po ponowny uruchoiniu silnika, wsponiana w poprzdni rozdzial różnica rzczywistj i założonj lpkości kinatycznj olju w węzłach tarcia Δν staj się na tyl istotna, ż dla tych punktów poiarowych względn odchylni wartości zirzonych i oczkiwanych śrdnigo ciśninia strat chanicznych przkracza 5%. Po około 7 10 inutach od uruchoinia różnica rzczywistj i założonj lpkości kinatycznj olju w węzłach tarcia Δν alj i względn odchylni wartości zirzonych i oczkiwanych śrdnigo ciśninia strat chanicznych ni przkracza wartości wyznaczonych podczas podgrzwania z startu zingo. Na rysunku 4 przdstawiono rozrzut wartości oczkiwanych i zirzonych śrdnigo ciśninia strat chanicznych dla olju przd wyianą i świżgo. Dla punktów poiarowych otrzyanych podczas podgrzwania z startu zingo współczynnik korlacji wynosi R=0,99. Można więc przyjąć, ż zalżność śrdnigo ciśninia strat chanicznych od lpkości olju sarowgo podczas badania silnika w warunkach laboratoryjnych jst zalżnością funkcyjną i ni zalży od lpkości początkowj olju (w raach jdnj klasy lpkości wg klasyfikacji lpkościowj SAE). Oznacza to, ż istniją przsłanki, żby śrdni ciśnini strat chanicznych ogło stać się paratr diagnostyczny okrętowgo tłokowgo silnika spalinowgo, przy zachowaniu odpowidnich procdur podczas badań silników w warunkach ksploatacyjnych. Warunki koniczny jst, aby badania odbywały się na bigu jałowy podczas podgrzwania silnika albo z startu zingo, albo z startu gorącgo, al ni wczśnij, niż po upływi kilku inut. 5. Podsuowani Okrślni charaktru wzajnych rlacji poiędzy śrdni ciśnini strat chanicznych, a lpkością olju sarowgo a kluczow znaczni dla dalszych badań. Ich cl jst stworzni odlu diagnostyczngo okrętowgo tłokowgo silnika spalinowgo, poprzz wyznaczni zrdukowanj iary strat chanicznych, tak aby śrdni ciśnini strat chanicznych ogło stać się paratr diagnostyczny. Badania będą.in. polgać na analizi bogatgo atriału badawczgo 1005

zbrango podczas badań diagnostycznych silników ksploatowanych na okrętach MW RP w latach 1997-2014, w których autorzy uczstniczyli osobiści. Litratura [1] Drozd W., Mtodyka wyznaczania inialnj dopuszczalnj lpkości olju w silnikach spalinowych. Praca doktorska, Poznań 1985 [2] Krzyiń A., Krzyiń P., Możliwości ogranicznia strat tarcia w łożyskach chanizu korbowgo. Mchanika. Czasopiso Tchniczn Politchniki Krakowskij 7-M/2008, Kraków 2008. [3] Krzyiń A., Krzyiń P., Wpływ rodzaju olju na straty tarcia pirścini tłokowych w cztrosuwowy silniku saochodowy w warunkach rozruchu, Eksploatacja Silników Spalinowych/PAN oddz. w Lublini. Koisja Motoryzacji i Enrgtyki Rolnictwa; Politchnika Szczcińska. Wydział Mchaniczny, 2002 [4] Pszczółkowski J., Mont oporów ruchu tłokowgo silnika spalinowgo, Logistyka 6/2011, Poznań 2011. Mr Lszk Wontka, MSc., Eng. Lcturr in th Faculty of Mchanical and Elctrical Enginring at th Polish Naval Univrsity Mgr inż. Lszk Wontka starszy wykładowca na Wydzial Mchaniczno- Elktryczny Akadii Marynarki Wojnnj [5] Kozłowicki H., Łożyska tłokowych silników spalinowych, Wydawnictwo Kounikacji i Łączności, Warszawa 1982. [6] Wajand J. A., Wajand J. T.,: Tłokow silniki spalinow śrdnio- i szybkoobrotow, Wydawnictwo Naukowo-Tchniczn, Warszawa 2009 [7] Wanszidt W.A.: Sudowyj dwigatili wnutrinnogo sgoranija, Sudostrojnij, Lningrad 1977 [8] Włodarski J.K.: Podstawy ksploatacji aszyn okrętowych - tarci i zużyci, Wydawnictwo Akadii Morskij w Gdyni, 2006 [9] Wontka L., Wykorzystani śrdnigo ciśninia indykowango do ocny strat chanicznych tłokowgo silnika spalinowgo w ksploatacji, Zszyty Naukow Akadii Marynarki Wojnnj, Gdynia 2009 Mr Toasz Kniaziwicz, DSc., DEng. Doctor in th Faculty of Mchanical and Elctrical Enginring at th Polish Naval Univrsity. Dr hab. inż. Toasz Kniaziwicz adiunkt na Wydzial Mchaniczno- Elktryczny Akadii Marynarki Wojnnj 1006