background image

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

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. 

background image

-  Siłę  P

K

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

Rozkładamy  ją  na  składową  promieniową  P

  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 

 
 
 
 
 
 
 

background image

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.