Проектирование и эксплуатация судовых ДВС

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 27 Декабря 2010 в 16:41, курсовая работа

Краткое описание

Курсовой проект включает в себя расчет рабочего процесса судового ДВС (в дальнейшем дизеля), динамический расчет, расчет коленчатого вала на прочность, определение режима работы коренного (шатунного) подшипника двигателя, разработку последовательности действий персонала МО при проведении конкретного мероприятия по техническому использованию дизеля, анализ влияния эксплуатационных факторов на работу дизеля, анализ причин возникновения и способов устранения одного или нескольких из характерных отказов дизеля.

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………. 3
Бланк задания ………………………………………………………………………………… 4
Условные обозначения……………………………………………………………………….. 5
1. Расчёт рабочего процесса и динамический СДВС………………………………………. 6 1.1. Исходные данные для расчета рабочего процесса судового ДВС…......……... 7
1.2. Результаты расчета рабочего процесса судового ДВС………………...……... 8
1.3. Исходные данные для динамического расчета судового ДВС………………. 9
1.4. Силы в кривошипно-шатунном механизме……………………………………. 10
1.5. Силы набегающие касательные………………………………………………… 11
1.6. Индикаторная диаграмма……………………………………………………….. 12
1.7. Индикаторная диаграмма (развернутая)……………………………………….. 12
1.8. Векторная диаграмма……………………………………………………………. 13
1.9. Диаграмма износа………………………………………………………………... 14
1.10. Силы на кривошипах (Fдг, Fдв, Fин)…………………………………….......... 15
1.11. Силы на кривошипах (Fн, Fрад, Fкас)……………………………………........ 15
1.12. Силы на кривошипах (Fдг, Fдв, Fин, Fн, Fкас, Fрад)………………………… 16
1.13. Суммарные касательные силы…………………………………………………. 16
2. Расчёт коленчатого вала на прочность…………………………………………………… 17
2.1. Исходные данные для прочностного расчета коленчатого вала………........... 18
2.2. Моменты, действующие на коленчатый вал…………………………………… 19
2.3. Переменные напряжения, возникающие в результате воздействия
изгибающих моментов и срезывающих сил……………………………………………....... 19
2.3.1. Номинальные переменные изгибающие и срезывающие напряжения…….. 19
2.3.2. Переменные изгибающие напряжения в галтелях………………………....... 20
2.3.3. Галтель шатунной шейки……………………………………………………… 20
2.3.4. Галтель коренной шейки…………………………………………………......... 21
2.4. Номинальные переменные напряжения кручения…………………………….. 22
2.5. Эквивалентные переменные напряжения………………………………………. 22
2.6. Предел выносливости шеек коленчатого вала…………………………………. 22
2.7. Коэффициенты запаса галтелей…………………………………………………. 22
2.8. Результаты расчета коленчатого вала на прочность…………………………... 23
3. Расчёт режимов работы подшипника ……………………………………………………. 26
3.1. Исходные данные и результаты расчета подшипника скольжения………….. 26
3.2. Поле рабочий режимов подшипника скольжения…………………………….. 26
4. Разработка последовательности действий при техническом использовании дизеля…. 28
5. Анализ влияния эксплуатационных факторов на работу дизеля……………………….. 30
6. Выявление причин возникновения и способы устранения неисправностей и отказов.. 30
Библиографический список………………………………………………………………….. 31

Скачать в ZIP архиве (693.12 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Вложенные файлы: 1 файл

Курсовой ДВС.doc

— 1.92 Мб (Скачать файл)

     Исходные  данные и динамический расчёт представлены в таблицах

1.3-4 и графиках 1.5-8.

      Степень сжатия выбиралась в зависимости  от способа смесеобразования, рода топлива, формы камеры сгорания, типа и назначения двигателя.

      Степень повышения давления зависит от цикловой подачи топлива, способа смесеобразования, периода задержки воспламенения. Чем  выше λ, тем больше топлива будет  сгорать. Это ведёт к росту  давления газов и уменьшению потери тепла. При меньших значениях λ снижается экономичность двигателя. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

№ Параметр Обозн. Разм. Значение
1   Тип двигателя Wartsila 20 7ЧН20/28 1 2
2   Мощность двигателя N кВт 1260 -
3   Частота вращения коленчатого вала n об/мин 1000 -
4   Ход поршня s м 0,280 -
5   Диаметр цилиндра D м 0,200 -
6   Тактность n - 4 -
7   Тип наддува - - 1 -
8   Число цилиндров z штук 7 -
9   Параметры по температуре     - -
  а Температура окружающей среды To К 300 -
  б Допускаемая температура сгорания Tdop К 2000 -
  в Подогрев заряда от стенок цилиндра dcт К 10 -
  г Первое приближение  температуры сгорания Tz(1) К 1900 -
  д Температура остаточных газов Tr К 800 -
  е Перепад температуры  в   охладителе наддувочного воздуха dxmax К 80 -
10   Коэффициент избытка  воздуха     - -
  а       минимальное значение amin - 1,6 -
  б       максимальное значение amax - 2,2 -
11   Параметры по давлению     - -
  а Давление окружающей среды Po МПа 0,1033 -
  б Потери напора в охладителе наддувочного воздуха dpx МПа 0,002 -
  в Максимально допустимое давление цикла Pzmax МПа 20 -
  г Давление за турбиной Pos МПа 0,103 -
  д Давления наддува (начальное значение) Pk(1) МПа 0,3 -
12   Параметры топлива     - -
    Низшая теплота  сгорания Qн кДж/кг 41912 -
    Состав топлива (в 1 кг)     - -
  а  Углерод  Ср 86 86,3 -
  б Водород Нр % 12,3 -
  в Кислород Ор % 0,2 -
  г Сера Sр % 0,2 -
  д Вода Wр % 1 -
13   Степень сжатия e - 10 -
14   Доля потерянного ходя поршня y - 0 -
15   Степень повышения  давления (начальное значение) l - 1,5 -
16   Тип продувки sk - 0 -
17   Механический  КПД двигателя h % 96 -
18   Механический  КПД редуктора hдв % 100 -
19   КПД турбины hт % 80 -
20   КПД компрессора hк % 80 -
21   Коэффициент использования  тепла в точке "Z" xz - 0,95 -
22   Полный коэффициент  использования тепла x - 0,95 -
23   Коэффициент округления индикаторной диаграммы fz - 0,98 -
24   Коэффициент продувки j - 1,2 -
25   Коэффициент остаточных газов g - 0,04 -
26   Показатель  политропы сжатия воздуха  в компрессоре kb кДж/(кг*К) 1,4 -
27   Показатель  политропы расширения газов  в  турбине kg кДж/(кг*К) 1,35 -
28   Первое прибл. показателя политропы сжатия возд. в цил. n1(1) - 1,3 -
29   Первое прибл. показателя политропы расш. газов в цил. n2(1) - 1,2 -

Исходные  данные для расчета рабочего процесса судового ДВС

Таблица 1.1

Результаты  расчета рабочего процесса судового ДВС

Таблица №1.2

 

№ Параметр Обозн. Разм. Значение
        1 2
1 Коэффициент избытка воздуха a - 2,1 -
2 Степень повышения  давления l - 1,5 -
3 Эффективная мощность установки Ne кВт 1262,2 -
4 Индикаторная  мощность Ni кВт 1314,8 -
5 Индикаторный  КПД hi % 45,98 -
6 Эффективный КПД he % 44,14 -
7 Индикаторный  расход топлива bi кг/кВт*ч 0,1868 -
8 Эффективный расход топлива bе кг/кВт*ч 0,1946 -
9 Давление наддува Pk МПа 0,4624 -
10 Давление воздуха  в коллекторе Ps МПа 0,4604 -
11 Давление воздуха  в начале сжатия Pa МПа 0,4374 -
12 Давление воздуха  в конце сжатия Pc МПа 10,2550 -
13 Максимальное  давление цикла Pzmax МПа 15,3825 -
14 Давление в  конце расширения Pb МПа 1,2824 -
15 Давление газов  перед турбиной Pt МПа 0,3785 -
16 Среднее индикаторное давление Pi МПа 2,6008 -
17 Среднее эффективное  давление Pe МПа 2,4968 -
18 Температура воздуха  за компрессором Tk К 460,4 -
19 Охлаждение  воздуха в теплообменнике dTx К 80,0 -
20 Температура воздуха  в коллекторе Ts К 380 -
21 Температура воздуха  в начале сжатия Ta К 406 -
22 Температура воздуха  в конце сжатия Tc К 952 -
23 Максимальная  температура цикла Tz К 1993 -
24 Температура конца  расширения Tb К 1157 -
25 Температура газов  перед турбиной Tg К 843 -
26 Температура смеси  перед турбиной Tcm К 772 -
27 Температура газов  за турбиной Tзт К 551 -
28 Мощность турбины Nt кВт 489,4 -
29 Мощность компрессора Nk кВт 488,0 -
30 Механический  КПД установки hm % 44,14 -
31 Показатель  политропы сжатия n1 - 1,3701 -
32 Показатель  политропы расширения n2 - 1,2803 -
33 Относительная мощность турбины dt - 0,3715 -
34 Относительная мощность компрессора dk - 0,3727 -
35 Степень последующего расширения d - 6,963 -
36 Степень предварительного расширения r - 1,436 -
37 Адиабатная  работа расширения газов в турбине Lt кДж/кг 244,06 -
38 Адиабатная  работа сжатия воздуха в компрессоре Lk кДж/кг 161,09 -
39 Расход воздуха  через двигатель Gb кг/с 2,433 -
40 Расход газов  через турбину Gg кг/с 2,502 -
41 Коэффициент наполнения hm - 0,951 -
 

 

Исходные  данные для динамического расчета  судового ДВС

Таблица №1.3

 

№ Параметр Обозн. Разм. Значение
1 Тип двигателя Wartsila 20 7ЧН20/28 1 2
2 Число цилиндров z штук 7 -
3 Тактность n - 4 -
4 Диаметр цилиндра D м 0,200 -
5 Радиус кривошипа r м 0,140 -
6 Частота вращения коленчатого вала n об/мин 1000 -
7 Постоянная  КШМ l - 0,25 -
8 Масса поступательно движущихся частей mп кг 20 -
9 Масса вращающихся  частей mв кг 30 -
10 Степень сжатия e - 10 -
11 Угол развала  блоков g град. 0 -
12 Угол заклинки коленчатого вала d град. 102,8571 -
13 Давление в  начале сжатия Pa МПа 0,4374 -
14 Давление в конце сжатия Pc МПа 10,2550 -
15 Максимальное  давление сгорания Pz МПа 15,3825 -
16 Давление в  конце расширения Pb МПа 1,2824 -
17 Давление в  выпускном коллекторе Ps МПа 0,3785 -
18 Давление под  поршнем Pck МПа 0,1030 -
19 Средний показатель политропы сжатия n1 - 1,3701 -
20 Средний показатель политропы расширения n2 - 1,2803 -
21 Степень предварительного расширения r - 1,44 -
22 Мощность турбины Nt кВт 488,4 -
23 Мощность компрессора Nk кВт 490,0 -
24 КПД редуктора  комбинированного ДВС n % 100 -
25 Рядность -   1 -
26 Доля потерянного  ходя поршня y - 0 -
27 Шаг изменения  угла поворота КВ df град. 20 20
28 Порядок работы цилиндров
1 - 2 - 4 - 6 - 7 - 5 - 3
 

 

Результаты  динамического расчета судового ДВС

Силы  в кривошипно-шатунном механизме

Таблица №1.4

 

№ Угол Давление газов  в цилиндре Сила давления газов Силы инерции Движущая сила Нормальная сила Радиальная сила Касательная сила
  a Pц, Мпа Fг, кН Fин, кН Fдв, кН Fнор, кН Fрад, кН Fкас, кН
1 0 0,408 9,58 -38,38 -28,80 0,00 -28,80 0,00
2 20 0,437 10,51 -34,81 -24,30 -2,09 -22,12 -10,27
3 40 0,437 10,51 -24,99 -14,49 -2,36 -9,58 -11,12
4 60 0,437 10,51 -11,52 -1,01 -0,22 -0,31 -0,99
5 80 0,437 10,51 2,10 12,60 3,20 -0,96 12,97
6 100 0,437 10,51 12,76 23,26 5,91 -9,86 21,88
7 120 0,437 10,51 19,19 29,69 6,58 -20,55 22,42
8 140 0,437 10,51 22,05 32,56 5,30 -28,35 16,87
9 160 0,437 10,51 22,90 33,41 2,87 -32,37 8,73
10 180 0,437 10,51 23,03 33,53 0,00 -33,53 0,00
11 200 0,450 10,90 22,90 33,80 -2,90 -32,76 -8,84
12 220 0,492 12,21 22,05 34,26 -5,58 -29,83 -17,75
13 240 0,576 14,87 19,19 34,06 -7,55 -23,57 -25,72
14 260 0,737 19,91 12,76 32,67 -8,30 -13,84 -30,73
15 280 1,051 29,79 2,10 31,89 -8,10 -2,44 -32,81
16 300 1,723 50,88 -11,52 39,36 -8,73 12,12 -38,45
17 320 3,302 100,50 -24,99 75,51 -12,29 49,94 -57,95
18 340 6,886 213,11 -34,81 178,30 -15,30 162,32 -75,36
19 360 12,819 399,48 -38,38 361,10 0,00 361,10 0,00
20 380 15,382 480,02 -34,81 445,21 38,21 405,30 188,18
21 400 8,480 263,17 -24,99 238,18 38,78 157,53 182,81
22 420 4,617 141,80 -11,52 130,28 28,89 40,12 127,27
23 440 2,910 88,19 2,10 90,28 22,93 -6,91 92,89
24 460 2,087 62,34 12,76 75,10 19,08 -31,83 70,64
25 480 1,659 48,89 19,19 68,08 15,10 -47,12 51,41
26 500 1,431 41,71 22,05 63,76 10,38 -55,52 33,03
27 520 1,317 38,14 22,90 61,04 5,24 -59,15 15,95
28 540 0,830 22,85 23,03 45,88 0,00 -45,88 0,00
29 560 0,379 8,66 22,90 31,56 -2,71 -30,58 -8,25
30 580 0,379 8,66 22,05 30,71 -5,00 -26,74 -15,91
31 600 0,379 8,66 19,19 27,84 -6,17 -19,27 -21,03
32 620 0,379 8,66 12,76 21,41 -5,44 -9,08 -20,14
33 640 0,379 8,66 2,10 10,75 -2,73 -0,82 -11,06
34 660 0,379 8,66 -11,52 -2,86 0,63 -0,88 2,80
35 680 0,379 8,66 -24,99 -16,34 2,66 -10,81 12,54
36 700 0,379 8,66 -34,81 -26,15 2,24 -23,81 11,05
 

 

Результаты  динамического расчета судового ДВС

Силы  набегающие касательные, кН

Таблица №1.5

 

Кривошип
1 2 3 4 5 6 7 8
угол  поворота КВ Касательные силы угол поворота КВ Касательные силы угол поворота КВ Касательные силы угол поворота КВ Касательные силы угол поворота КВ Касательные силы угол поворота КВ Касательные силы угол поворота КВ Касательные силы угол поворота КВ Касательные силы
0 -10,6 615 -31,8 105 -9,0 515 11,1 205 0,0 410 152,8 310 106,6 0 0,0
20 -20,9 635 -35,0 125 -13,5 535 -9,6 225 -29,5 430 78,3 330 7,3 0 0,0
40 -21,8 655 -22,4 145 -7,5 555 -13,7 245 -41,0 450 40,0 350 -13,5 0 0,0
60 -11,6 675 -0,6 165 5,9 575 -8,2 265 -39,6 470 21,3 370 117,1 0 0,0
80 2,3 695 14,9 185 12,7 595 -7,5 285 -40,9 490 1,2 390 210,1 0 0,0
100 11,2 0 11,2 205 0,2 615 -20,9 305 -62,7 510 -38,4 410 114,3 0 0,0
120 11,8 15 3,5 225 -16,4 635 -30,5 325 -95,2 530 -87,3 430 20,4 0 0,0
140 6,2 35 -5,8 245 -33,2 655 -33,8 345 -102,6 550 -106,7 450 -25,7 0 0,0
160 -1,9 55 -6,2 265 -37,6 675 -26,6 365 21,5 570 9,3 470 70,2 0 0,0
180 -10,6 75 -1,0 285 -34,5 695 -21,9 385 192,1 590 173,1 490 215,2 0 0,0
200 -19,5 95 1,0 305 -40,8 715 -37,6 405 129,9 610 108,3 510 132,6 0 0,0
220 -28,4 115 -5,4 325 -70,1 15 -78,4 425 38,4 630 21,8 530 29,7 0 0,0
240 -36,4 135 -17,7 345 -86,5 35 -98,6 445 -11,9 650 -16,1 550 -20,3 0 0,0
260 -41,4 155 -30,5 365 17,6 55 13,3 465 79,1 670 87,8 570 75,6 0 0,0
280 -43,5 175 -41,3 385 172,7 75 182,4 485 229,1 690 242,5 590 223,5 0 0,0
300 -49,1 195 -55,7 405 111,8 95 132,2 505 160,8 710 167,1 610 145,5 0 0,0
320 -68,6 215 -84,1 425 32,7 115 55,7 525 67,6 10 61,7 630 45,1 0 0,0
340 -86,0 235 -109,9 445 -23,2 135 -4,6 545 -6,7 30 -18,9 650 -23,2 0 0,0
360 -10,6 255 -40,5 465 25,3 155 36,1 565 25,9 50 18,7 670 27,5 0 0,0
380 177,5 275 145,2 485 191,9 175 194,1 585 176,6 70 182,7 690 196,0 0 0,0
400 172,2 295 136,1 505 164,7 195 158,1 605 136,6 90 155,0 710 161,2 0 0,0
420 116,6 315 65,0 525 76,9 215 61,4 625 42,7 110 65,9 10 60,0 0 0,0
440 82,2 335 7,0 545 4,9 235 -19,0 645 -26,8 130 -6,6 30 -18,8 0 0,0
460 60,0 355 30,4 565 20,2 255 -9,7 665 -3,7 150 9,3 50 2,2 0 0,0
480 40,8 375 183,4 585 165,8 275 133,5 685 146,8 170 151,2 70 157,3 0 0,0
500 22,4 395 219,8 605 198,3 295 162,2 705 171,1 190 166,7 90 185,1 0 0,0
520 5,3 415 144,6 625 125,9 315 74,3 5 71,3 210 58,0 110 81,1 0 0,0
540 -10,6 435 89,2 645 81,4 335 6,2 25 -5,4 230 -27,4 130 -7,2 0 0,0
560 -18,9 455 56,8 665 62,8 355 33,2 45 23,8 250 -4,9 150 8,0 0 0,0
580 -26,6 475 29,6 685 42,9 375 185,5 65 188,1 270 156,2 170 160,5 0 0,0
600 -31,7 495 5,9 705 14,8 395 212,1 85 228,1 290 193,6 190 189,2 0 0,0
620 -30,8 515 -10,7 5 -13,7 415 125,5 105 148,3 310 102,2 210 88,9 0 0,0
640 -21,7 535 -17,8 25 -29,4 435 70,5 125 91,9 330 20,9 230 -1,1 0 0,0
660 -7,9 555 -14,1 45 -23,5 455 52,2 145 67,2 350 13,6 250 -15,1 0 0,0
680 1,9 575 -12,2 65 -9,7 475 46,4 165 53,0 370 148,8 270 116,9 0 0,0
700 0,4 595 -19,8 85 -3,8 495 33,7 185 31,5 390 240,5 290 206,0 0 0,0

Информация о работе Проектирование и эксплуатация судовых ДВС