CHARAKTERYSTYKI SILNIKÓW

1.

Charakterystyki prędkościowe- przedstawiają zależność parametrów silnika od
prędkości obrotowej.

2.

Charakterystyki śrubowe- to też charakterystyka prędkościowa- przedstawia
zależność zmian parametrów silnika od prędkości obrotowej podczas współpracy
silnika ze śrubą napędową. Pomijając straty przekazania moc N

e

i moment M

o

rozwijane przez silnik są równe mocy N

s

, pobieranej przez śrubę napędową i jej

momentowi oporowemu M

s

.

N

e

=N

s

= kn

3

M

o

= M

s

= kn

2

3.

Charakterystyki obciążeniowe- przedstawiają zależność parametrów silnika od
parametru niezależnego, którym może być moc efektywna N

e

, moment obrotowy M

o

,

ś

rednie ciśnienie efektywne p

e

, nastawa paliwowa (wskaźnik obciążenia). Zasadniczo

krzywymi charakterystyki obciążeniowej są krzywe jednostkowego lub godzinowego
zużycia paliwa.

4.

Charakterystyki regulacyjne- przedstawiają zależność parametrów silnika od
wartości regulowanej np. jednostkowego zużycia paliwa od kąta wyprzedzenia
wtrysku.

5.

Charakterystyki uniwersalne- wieloparametrowe. Pozwalają na ocenę parametrów
silnika w określonym obszarze zmienności obrotów n, średniego ciśnienia
efektywnego p

e

, mocy efektywnej N

e

POLA PRACY SILNIKA OKRĘTOWEGO.
Pole pracy silnika współpracującego ze śrubą napędową ograniczają:

a)

charakterystyki

silnika

:

charakterystykami

mocy

dla

znamionowej

lub

eksploatacyjnej nastawy paliwowej lub charakterystykami znamionowego lub
eksploatacyjnego momentu obrotowego, charakterystyką pompowania, prostą n, oraz
charakterystykami regulatorowymi .

b)

śruby napędowej: nominalna charakterystyka śrubowa, charakterystyka pracy na
uwięzi.

MECHANIKA UKŁADU TŁOKOWO- KORBOWEGO
W silnikach spalinowych energia gazów spalinowych zamieniana jest przez układ tłokowo-
korbowy w energię ruchu obrotowego wału korbowego i przekazywana na śrubę napędową.
Podczas pracy silnika na układ tłokowo- korbowy działają:
a) stałe siły ciężkości P

G,

b) zmienne siły gazowe P

g,

c) zmienne siły masowe (bezwładności):
- P

o

- siła wypadkowa sił bezwładności od mas wykonujących ruch

obrotowy (siła rotacyjna).
-P

s

– siła wypadkowa sił bezwładności od mas wykonujących ruch

posuwisto-zwrotny (siła oscylacyjna).
d)zmienne siły tarcia P

m.

Siła tłokowa P

t

to suma siły gazowej P

g

i siły oscylacyjnej P

s .

Siłę tłokową rozkładamy na składowe:
-Siłę P

N

-wywołującą nacisk tłoka na gładź tulei cylindrowej.

- Siłę P

K

działającą wzdłuż osi korbowodu. Korbowód przenosi ją do osi czopa korbowego.

Rozkładamy ją na składową promieniową P

R

i składową styczną P

T

. Tylko siła styczna

wytwarza moment obrotowy i decyduje o mocy oddawanej przez cylinder na wał.

Zmienność momentu obrotowego M

o

w funkcji obrotów wału korbowego jest taka sama jak

zmienność siły stycznej P

T.

Dla danej liczby cylindrów o zmienności siły stycznej P

T

i momentu obrotowego M

o

decyduje

kolejność zapłonu i równomierność obciążenia poszczególnych cylindrów.

DRGANIA SKRĘTNE
Okresowo zmienne siły gazowe i masowe oraz ich momenty pobudzają do drgań wał
korbowy , koło zamachowe, wał pośredni, wał śrubowy i śrubę napędową.
Szczególnie niebezpieczne są rezonansowe drgania skrętne wału korbowego, gdy
częstotliwość wzbudzenia jest równa częstotliwości drgań własnych.
Ruch drgający charakteryzują: okres T (s) i częstotliwość v (1/s)

Momentem wzbudzającym drgania skrętne jest moment obrotowy silnika.

M

o

=f

(

) jest funkcją okresowo zmienną. Zastępujemy ją analizą harmoniczną funkcji.

Poszczególne składowe nazywamy „harmonicznymi” . Różnią się one między sobą amplitudą
i częstotliwością.
Rząd harmonicznej to stosunek częstotliwości kątowej z-tej harmonicznej do prędkości
kątowej wału korbowego.
Dla silnika 2-suwowego: pierwsza harmoniczna to harmoniczna pierwszego rzędu
druga harmoniczna to harmoniczna drugiego rzędu
Dla silnika 4-suwowego: pierwsza harmoniczna to harmoniczna pierwszego półrzędu
druga harmoniczna to harmoniczna drugiego półrzędu.

Rzędy główne to rzędy, dla których geometryczna suma pracy skręcania danego stopnia drgań
jest największa.

Każde drgania skrętne zwiększają obciążenia dynamiczne układu tłokowo- korbowego,
przekładni napędzającej wał rozrządu. Wpływają niekorzystnie na pracę łożysk , mogą
wywołać drgania tulei cylindrowych co skutkuje zwiększonym zużyciem tulei i kawitacją
powierzchni chłodzonych.

WYRÓWNOWAŻENIE SILNIKÓW
Siły i momenty zewnętrzne (siły masowe i ich momenty oraz moment pochodzący od siły P

N

)

powodują drgania silnika. Wyrównoważenie ma na celu zrównoważenie zewnętrznych sił i
ich momentów. Osiąga się to poprzez dobór :
a) liczby cylindrów,

c)

rozstawienia wykorbień,

d)

kolejności zapłonów,

e)

stosowanie przeciwciężarów

DRGANIA WZDŁUŻNE
Składowe promieniowe sił gazowych i masowych, działające wzdłuż ramion wykorbień,
powodują deformację wykorbień i generują drgania wzdłużne wału korbowego.
Sprężynowanie statyczne mierzone jest podczas obrotu wału korbowego na nie pracującym
silniku. Deformacja wału – sprężynowanie- wywołana jest nieprawidłowym ułożeniem wału
korbowego z powodu nierównomiernego zużycia łożysk głównych lub deformacją podstawy
silnika. Sprężynowanie statyczne ujawnia się podczas pełnego obrotu wału korbowego.
Sprężynowanie dodatnie – oddalanie się czopów głównych w GMP- jest skutkiem
niewłaściwego ułożenia wału z powodu zużycia jednego z łożysk głównych.
Sprężynowanie ujemne – zbliżanie się czopów głównych w GMP- jest skutkiem deformacji
podstawy silnika.