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)

=0,061

Переменное напряжение кручения  в галтели корееной шейки,  МПа

=0,061

2.4. Эквивалентные переменные  напряжения

Напряжения в  галтели шатунной шейки,  МПа

 

Напряжения в  галтели коренной шейки,  МПа

 
 

2.5. Предел выносливости  шеек коленчатого  вала

Предел выносливости штунной шейки,  МПа

                                                            =231,199 

Предел выносливости коренной шейки,  МПа

                                                            =231,199 

2.6. Коэффициенты запаса  галтелей 

Коэффициент запаса галтели шатунной шейки

                 =1,602 
             

Коэффициент запаса галтели коренной шейки

 

=1,263 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

            Результаты расчета коленчатого  вала на прочность

Таблица №2.3

№		 Параметр Обозн. Разм. Значение
1 2
1 Максимальный  изгибающий момент МВmax кН·м 24164,25  
2 Минимальный изгибающий момент МВmin кН·м -3301,6499  
3 Максимальный  крутящий момент МTmax кН·м 35464,8  
4 Минимальный крутящий момент МTmin кН·м -15629,6  
5 Номинальный переменный изгибающий момент МBN Н·м 13732,95  
6 Полярный момент сопротивления площади поперечного Weq м3 • 10- 9 150000  
сечения щеки
7 Номинальное переменное напряжение изгиба σBN МПа 91,553  
8 Номинальная переменная срезывающая сила σN Н 191100  
9 Площадь попереченого сечения щеки   м2 • 10- 6 15000  
10 Номинальное переменное срезывающее напряжение σQN МПа 12,74  
11 Переменное  изгибающее напряжения в галтели  - -    
  шатунной шейки σBH МПа 134,324  
  коренной шейки σBG МПа 173,006  
12 Номинальный переменный крутящий момент Mt Н·м 25547,2  
13 Полярный момент сопротивления площади поперечного - -    
сечения
  шатунной шейки WPH м3 • 10- 9 1564659,1  
  коренной шейки WPG м3 • 10- 9 1564659,1  
14 Номинальное переменные напряжения кручения - -    
  шатунной шейки τNH МПа 0,016  
  коренной шейки    τNG МПа 0,016  
15 Переменные  напряжения кручения в галтелях - -    
  шатунной шейки τH МПа 0,061  
  коренной шейки τG МПа 0,061  
16 Напряжения  в галтели - -    
  шатунной шейки σVH МПа 144,324  
  коренной шейки σVG МПа 183,007  
17 Предел выносливости - -    
  шатунной шейки σDWH МПа 231,199  
  коренной шейки σDWG МПа 231,199  
18 Коэффициент запаса галтели - -    
  шатунной шейки QH - 1,602  
  коренной шейки QG - 1,263  

      В данном разделе мы производили расчёт коленчатого вала на прочность. Исходные данные и результаты расчёта:

  • геометрии коленчатого вала представлены в таблице 2.1;
  • динамики ДВС – таблица 2.2;
  • коленчатого вала на прочность – таблица 2.3.

   Полученные  коэффициенты запаса галтели шатунной и коренной шейки удовлетворяют  условию – QH = 1,602>1,15 и QG = 1,263>1,15. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ  РАБОТЫ ПОДШИПНИКА

Расчет режимов  работы коренного подшипника коленчатого вала
Таблица   3.1. - Исходные данные      
Выполнил  студент   Шабаев  Д.О.
Группа   ЭД-43д
Марка ДВС   7ЧН20/28
Марка масла   Моторное  М-10Г2
Наименование  параметра Обозн. Разм. Знач.
Диаметр цилиндра Dц мм 200,0
Диаметр шейки Dш мм 200,0
Длина шейки  Lш мм 55,0
Частота вращения КВ n об/мин 1000
Давление  на шейку  pш МПа 7,00
Давление  масла на входе в подшипник pм МПа 0,40
Диаметральный зазор (min) ∆min мкм 240
Диаметральный зазор (max) ∆max мкм 400
Шаг расчета по диаметральному зазору δ мкм 10
Температура масла на входе в подшипник (min) To(to) К (oС) 303 (30)
Температура масла на выходе из подшипника (max) T1(t1) К (oС) 363 (90)
       
Таблица  3.2. - Результаты расчета подшипника скольжения  
Наименование  параметра Обозн. Разм. Знач.
Диаметральный зазор ∆ мкм 300
Температура масла на входе в подшипник (min) To(to) К 323,00
Средняя температура масла в слое Tср(tср) К 336,02
Рост  температуры масла в слое dT К 13,02
Динамическая  вязкость масла h Па·с 0,0297
Относительный зазор y - 0,001500
Удельная  нагрузка p МПа 10,00
Угловая скорость w c-1 104,72
Число Зоммерфельда So - 0,138
Число 1/So 1/So - 7,239
Относительный эксцентриситет χ - 0,905
Относительная минимальная толщина маслянного слоя x - 0,095
Минимальная толщина масляного слоя h мкм 14,31
Характеристика  режима l 106· 4,95E-02
Коэффициент трения f - 0,00249
Секундный расход масла через подшипник Q 106· (m3/c) 255,61
Коэффициент запаса по толщине масляного слоя S - 2,60

 
 
 
 
 
 
 

а –  вал неподвижен; б – подшипник в работе

Рисунок 3.1 - Схема подшипника скольжения

 

Рисунок 3.1 – Поле рабочих режимов 

     В данном разделе мы определяли рабочий  режим подшипника скольжения коленчатого  вала. Исходные данные представлены в  таблице 3.1. Результаты расчёта представлены в таблице 3.2. Поле рабочих режимов подшипника – Рисунок 3.1.

     Выбран  рабочий режим в точке при  температуре масла на входе Т0 = 323 К (50оС) и диаметральному зазору Δ = 300 мкм.

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. РАЗРАБОТКА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДЕЙСТВИЙ

ПЕРСОНАЛА ПРИ ТЕХНИЧЕСКОМ  ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДИЗЕЛЯ 

Подготовка  системы водяного охлаждения 

     1. При подготовке системы необходимо:

      а) проверить уровень воды и при необходимости пополнить  расширительные цистерны охлаждения цилиндров, поршней и форсунок;

      б) подготовить к работе и при  необходимости очистить фильтры;

      в) подготовить к работе охладители и подогреватели воды;

      г) установить клапаны на трубопроводах  в рабочее положение и проверить  в действии дистанционно управляемые  клапаны;

      д) подготовить к работе и пустить  электроприводные насосы охлаждения цилиндров, поршней и форсунок, насосы забортной  воды, удалить воздух из системы  и поднять давление воды до рабочего;

      е) подогреть воду при прокачивании замкнутого контура охлаждения, если температура воды ниже рекомендованной для пуска инструкцией по эксплуатации;

      ж) проверить в действии средства дистанционного управления основным и резервным  насосами;

      з) проверить показания всех КИП  системы и перепады давления на фильтрах, а также наличие потока воды в смотровых стеклах.

      2. Для уменьшения тепловых напряжений  в деталях дизеля нужно нагревание  воды производить по возможности  медленно. Скорость повышения температуры воды для малооборотного дизеля не должна превышать 10 градусов в час, а разность температур воды на входе и выходе из прогретого дизеля не должна превышать трёх градусов Цельсия, если в инструкции по эксплуатации нет других указаний.

      3. Прокачивание дизеля автономным  насосом замкнутого контура охлаждения  необходимо производить в течении всего времени подготовки дизеля. Насосы забортной воды запускаются только на время проверки системы. При подготовке дизеля нужно избегать длительного прокачивания охладителей забортной воды.

      4. После пуска насосов охлаждения  необходимо убедиться в исчезновении аварийных, световых и звуковых сигналов при достижении контролируемыми параметрами системы рабочих значений. 

Работа  дизеля с выключенными цилиндрами

      1. При отказе в каком либо одном из нескольких цилиндров дизеля, невозможности устранения неисправности немедленно и необходимости по эксплуатационным условиям дальнейшей работы дизеля допускается ограниченная по времени работа дизеля с отключёнными неисправными цилиндрами. В этом случае необходимо выключить подачу топлива уменьшить подачу цилиндрового масла в неисправные цилиндры, снизить нагрузку на дизель, чтобы исключить перегрузку работающих цилиндров, а также чаще контролировать работу дизеля по показателям КИП. Работа дизеля со снятой цилиндровой крышкой, клапанами и форсункой на отключённом цилиндре не рекомендуется. Частота вращения дизеля с отключёнными цилиндрами не должна превышать повышенную вибрацию дизеля, корпуса судна, валопровода или помпажа турбокомпрессора.   
 2. При необходимости допускается ограниченная по времени бота дизеля с демонтированным на неисправном цилиндре поршнем или поршнем и шатуном. В этом случае для уменьшения вибрации вызываемой дисбаланансом поступательно движущихся масс, рекомендуется снять поршневое движение еще одного цилиндра, мотыль которого расположен под углом, близким к 180° по отношению к мотылю неисправного цилиндра. 
 3. В случае демонтажа поршня отключаются охлаждение цилиндра и поршня (смазка подшипников шатуна остается), смазка цилиндра подачи воздуха на пусковой клапан, закрываются окна во втулке и отверстие для сальника штока, демонтируются приводы впускного и выпускного клапанов (клапаны закрыты). Если при этом демонтируется и шатун, то дополнительно отключается смазка подшипников шатуна. 
 Для проверки качества демонтажных работ надо остановить дизель через 15 мин после начала работы с демонтированными деталями, открыть крышки люков картера в районе выключенных цилиндров. ощупать подшипники и осмотреть заглушённые отверстия. Такую же проверку надо повторить еще через 1 час работы. 
 4. Если дизель с выключенным цилиндром не пускается, надо либо стронуть его воздухом в обратном направлении и затем пусти нужном направлении, либо установить коленчатый вал валоповортным устройством в пусковое положение.

      5. Если во время буксировки судна  вращается коленчатый вал остановленного из-за неисправности дизеля вследствие турбинного режима гребного винта, необходимо обеспечить смазку дизеля и охлаждение его цилиндров.

      6. Для предотвращения воспламенения  скапливающегося в выключенном  цилиндре масла следует периодически открывать на этом цилиндре индикаторный (декомпрессионный) кран.

      7. При отключении цилиндра у  дизелей с импульсным наддувом  в случаем возникновения помапажа  турбокомпрессоров наддува необходимо  снизить частоту вращения или  отключить ещё один цилиндр, работающий в группе цилиндров другого турбокомпрессора. 
 
 

5. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ  ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА РАБОТУ ДИЗЕЛЯ 

Влияние влажности воздуха  на работу дизеля 

      Номинальная (эксплуатационная) мощность, экономичность  и надёжность дизеля определяются и гарантируются заводами для определённых атмосферных условий и температурного режима охлаждения. 

     В условиях эксплуатации влагосодержание окружающего воздуха изменяется весьма существенно. При зарядке цилиндров дизеля влажным воздухом уменьшается содержание сухого воздуха и кислорода в цилиндрах. При постоянном положении органов управления топливоподачей коэффициент избытка воздуха снижается пропорционально изменившемуся объему влаги в воздухе. В результате ухудшаются условия сгорания топлива, а это ведет к уменьшению коэффициента полезного действия двигателя, индикаторного давления и мощности дизеля. Температура выпускных газов несколько возрастает, что может вызвать перегрузку дизеля. 

6. ВЫЯВЛЕНИЕ ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ И ОТКАЗОВ 

Шум и вибрация турбокомпрессора наддува 

     1. При возникновении помпажа турбокомпрессора необходимо уменьшить нагрузку на дизель до исчезновения помпажа и при первой возможности выяснить и устранить причину помпажа. Последний может появиться в результате значительного загрязнения газовоздушного тракта, из-за неправильной регулировки газораспределения, а также, если давление воздуха, развиваемое одним из турбокомпрессоров, превышает давление другого, работавшего на тот же воздушный коллектор.

      2. При нарушении уравновешенности ротора (неравномерное загрязнение, повреждение отдельных лопаток, искривление вала) необходимо очистить и отремонтировать лопатки либо заменить ротор.

Информация о работе Проектирование и эксплуатация судовых ДВС