Разработка двигателя на базе дизеля 6ЧНР 36/45 (Г70) с лучшими удельными показателями. Курсовая работа (т). Транспорт, грузоперевозки.
💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Разработка двигателя на базе дизеля 6ЧНР 36/45 (Г70) с лучшими удельными показателями
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Курсовой проект содержит: 1 чертеж поперечного разреза двигателя на листе
формата А1; 1 чертеж продольного разреза на листе формата А1, 1 чертеж
распределительного вала формата А3, 2 листа динамического расчета формата А1;
пояснительная записка содержит 54 листов; 7 рисунков; 6 таблиц; 5 источников.
Целью курсового проекта является разработка двигателя на базе дизеля 6ЧНР
36/45 (Г70) с лучшими удельными показателями.
Указанная цель достигается повышением давления надувочного воздуха,
совершенствованием рабочего цикла и перерасчетом основных деталей дизеля на
прочность. Выполнен расчет основных систем двигателя, определены основные
параметры газораспределительного механизма, разработаны чертежи продольного и
поперечного разреза двигателя.
5. определение параметров рабочего тела в турбине и компрессоре
Основные
технические параметры прототипа
Удельный эффективный
расходтоплива ge
Значение параметров выбираем на основании опытных данных в соответствии с
назначением двигателя, режимом его работы и особенностями рабочего цикла
двигателя подобного типа.
Проектируемый
двигатель - тихоходный, среднеоборотный дизель с наддувом, с неразделённой
камерой сгорания. Поэтому, для обеспечения надёжного воспламенения в любых
условиях эксплуатации достаточно невысокой степени сжатия ε=12. Дальнейшее увеличение ε приведёт к нежелательному повышению максимального
давления сгорания и, следовательно, к увеличению нагрузки на детали двигателя.
Принимаем ε=12,5
α-отношение количества воздуха, действительно поступившего в цилиндр к
количеству воздуха, теоретически необходимому для полного сгорания топлива. У
двигателей с наддувом α=1.6÷2,2. Меньшие значения α повышают теплонапряжённость двигателя, увеличивается дымность выпускных
газов, хуже протекают процессы смесеобразования и сгорания. Варьирование α является одним из способов достижение необходимого Р е
указанного в задании. Увеличение α приводит к уменьшению литровой мощности двигателя. Принимаем .
Коэффициент
использования теплоты в точках z и b ξz, ξb. Учитывают
потери теплоты в начале и в конце расширения.
Наддув
уменьшает эти параметры, частота вращения увеличивает их. Поэтому, для
среднеоборотного дизеля с наддувом можно принять:
Максимальное
давление сгорания принимаем на основании уже существующих прототипов. Для
среднеоборотного дизеля со средней степенью наддува, значение можно принять равным 9 МПа. Температура остаточных
газов.
В
зависимости от типа двигателя, степени сжатия, частоты вращения и коэффициента
избытка воздуха для дизелей температура остаточных газов лежит в пределах К.
Температура
Тг возрастает при уменьшении α, применении
наддува и повышении наддува, с увеличением частоты вращения. Принимаем Тг = 820
К
Естественный
подогрев свежего заряда в дизеле с наддувом за счет уменьшения температурного
перепада между деталями двигателя и температурой наддувочного воздуха величина
подогрева сокращается. Принимаем ΔТa=10 К
Коэффициент
полноты индикаторной диаграммы.
показывает
насколько расчётная индикаторная диаграмма отличается от действительной.
Принимаем
В
соответствии с ГОСТ 305-73 для рассчитываемого двигателя принимаем дизельное
топливо. Цитановое число топлива не менее 45.
Средний
элементарный состав топлива:
Низшая
теплотворная способность: Q H =42500 кДж/кг
При
расчетах принимается давление окружающей среды Р0=0,1 МПа, а температура Т0=288
Требуемое
давление наддува (ориентировочное).
1.2 Расчёт параметров процесса впуска
Целью расчета процесса наполнения является определение параметров
состояния рабочего тела в цилиндре в конце процесса наполнения р а и
Т а , а также определение параметров, характеризующих эффективность
процесса газообмена.
Температура
воздуха на выходе из компрессора:
n k = 1.55 -
показатель политропы в надувочном компрессоре.
Температура
воздуха в цилиндре в конце наполнения:
Т к ``
= T k + ΔT a = 336,70 + 10 = 336,70 K
Давление остаточных газов в цилиндре:
где - температура остаточных газов.
Температура заряда в цилиндре в конце наполнения:
1.3 Расчёт параметров процесса сжатия
двигатель индикаторный газ давление
Целью расчета процесса сжатия является определение параметров состояния
рабочего тела в конце процесса сжатия - давления р с и температуры Т с .
Процесс сжатия в цикле предназначен для повышения давления и температуры
заряда в цилиндре с целью обеспечения надежного самовоспламенения и
эффективного сгорания впрыскиваемого топлива на всех режимах работы, а также
для увеличения перепада температур в цикле с целью повышения его КПД.
Действительный процесс сжатия происходит по политропе с показателем n 1 , переменным на всем ходе поршня. В расчетах для
упрощения показатель политропы n 1 условно принимают как среднюю
постоянную величину из условия равенства работы сжатия при истинном и условном
его значениях.
При расчетном определении показателя n 1 и в последующем, при расчете параметров процессов сгорания и
расширения, необходимо оперировать с теплоемкостью рабочего тела в характерных
точках рабочего цикла.
С целью упрощения теплоемкости условно считают, что продукты сгорания
представляют собой двухкомпонентную смесь, состоящую из «чистых» продуктов
сгорания и избыточного воздуха, который не использовался при сгорании.
Средняя молярная изохорная теплоемкость для сухого воздуха определяется по
выражению
Показатель политропы сжатия n 1
определяется по формуле
Уравнение решается методом последовательных приближений. Задаваясь любым
значением n 1 из указанных пределов его значений n 1 =1,35…1,38, добиваемся равенства левой и правой частей
уравнения. Достаточная точность схождения ∆≤0,001.
Точность сходимости достаточная. Принимаем n 1 = 1,371
1.4 Расчёт параметров процесса сгорания
Целью расчета процесса сгорания является определение его конечных
параметров - максимальных значений давления сгорания p z и температуры сгорания Т z .
Процесс сгорания рассчитывают, исходя из сжигания 1 кг топлива.
Элементарный массовый состав топлива С+Н+О = 1 кг, где массовые доли
элементов условно обозначены их химическими символами. Для дизельного топлива
среднего состава имеем: С=0,87; Н=0,126; О=0,004.
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:
Действительное
количество воздуха, участвующее в сгорании.
Коэффициент
молекулярного изменения:
Действительный
коэффициент молекулярного изменения:
Доля
топлива, сгоревшая к моменту точки z:
Коэффициент
молекулярного изменения в точке z:
Средняя
молярная изохорная теплоемкость продуктов сгорания в точке z:
Средняя
молярная изохорная теплоемкость продуктов сгорания в точке b:
Максимальная
температура сгорания T z определяется в результате решения уравнения сгорания.
Приравнивая
левую и правую части получим квадратное уравнение:
Степень
предварительного расширения.
1.5 Расчёт параметров процесса расширения
Целью расчета процесса расширения является определение параметров
состояния рабочего тела в цилиндре в конце расширения- температуры Т b и давления p b .
Средний показатель политропы расширения n 2 и температуру в конце расширения Т b определяем совместным решением их
уравнений методом последовательных приближений
После подстановки известных величин и вычислений получим
Принимаем n 2 = 1,244, Т b = 1129 К.
Проверка правильности выбора температуры остаточных газов:
Ошибка выбора составляет 1,07 %, что не превышает допустимого значения
ошибки, которое составляет 5%.
1.6 Индикаторные показатели двигателя
К индикаторным показателям двигателя относятся среднее индикаторное
давление p i , МПа, индикаторная мощность N i , кВт, индикаторный удельный расход
топлива g i , г/кВт∙ч и индикаторный КПД ɳ i .
Индикаторные показатели являются внутренними показателями двигателя,
характеризуют совершенство рабочего цикла в цилиндре и учитывают только
тепловые потери в самом цилиндре.
Средним индикаторным давлением называется такое условное, постоянное по
величине, избыточное давление в цилиндре, которое, действуя на поршень,
совершает за один его ход от ВМТ к НМТ работу, равную индикаторной работе
цикла.
Расчётное значение среднего индикаторного давления.
Действительное среднее индикаторное давление.
где
- коэффициент полноты индикаторной диаграммы.
Мощность,
соответствующая суммарной индикаторной работе всех
цилиндров,
называется индикаторной мощностью двигателя.
В
цикле реального двигателя преобразование теплоты топлива в механическую работу
сопровождается потерями теплоты с выпускными газами, в систему охлаждения и
вследствие неполноты сгорания. Все эти тепловые потери в относительном виде
учитываются индикаторным КПД ɳ i , который
является критерием совершенства использования теплоты, подведенной к рабочему
телу с топливом.
Индикаторным
КПД двигателя называется отношение количества теплоты, преобразованной в
индикаторную работу L i , к количеству теплоты, подведенной для совершения
этой работы Q i .
В
абсолютном виде тепловое совершенство двигателя оценивается показателем
внутренней экономичности двигателя - удельным индикаторным расходом топлива g i , который показывает сколько килограммов топлива расходуется на единицу
произведенной индикаторной работы.
Индикаторный
удельный расход топлива:
1.7 Механические потери в двигателе
Некоторая
часть индикаторной мощности, развиваемой в цилиндрах двигателя, расходуется в
самом двигателе на собственные нужды и не может быть использована потребителем.
Эту мощность называют мощностью механических потерь N M ,
кВт. Данная мощность расходуется на преодоление трения, привод всех
вспомогательных механизмов, обеспечивающих нормальную работу двигателя, и на
осуществление процессов газообмена.
Среднее
давление механических потерь.
Механический
КПД задаем равным 0,92.
1.8 Эффективные показатели двигателя
К
эффективным показателям двигателя относятся среднее эффективное давление p e , эффективная мощность N e , эффективный КПД ɳ е и удельный
эффективный расход топлива g e . Как и индикаторные показатели, первые два связаны с
работой цикла и мощностью двигателя, вторые касаются их экономичности.
Эффективные показатели являются внешними показателями двигателя, учитывают как
тепловые, так и механические потери. Они характеризуют тепловое, конструктивное
и технологическое совершенство двигателя.
Эффективный
удельный расход топлива:
1.9 Проверка основных размеров двигателя
Литраж
(рабочий объем) проектируемого двигателя:
Полученные
значения S и D полностью соответствуют размерам прототипа.
. Построение индикаторной диаграммы
Индикаторную диаграмму строят по данным теплового расчета рабочего цикла.
В дальнейшем эта диаграмма является исходным материалом для динамического и
прочностного расчетов двигателя.
При построении политроп сжатия и расширения аналитическим способом
вычисляется ряд точек для промежуточных объёмов между V a и V c и между (V b и V Z по уравнению политропы).
где Р x и V x - давление и объём в искомой точке
диаграммы.
Расчет точек для построения индикаторной диаграммы.
Определяем
поправку Брикса: мм , где мм -постоянная КШМ.
F i д
= 3393 мм 2 - площадь,
скругленной индикаторной диаграммы.
Среднее индикаторное давление по диаграмме:
Расхождение
с аналитическим значением
Можно считать расхождение удовлетворительным.
2.1 Параметры рабочего тела и агрегатов системы
наддува
Большинство современных судовых дизелей оборудуются системой
газотурбинного наддува. Наддув позволяет значительно увеличить удельную
мощность, улучшить экономичность и массогабаритные показатели двигателя.
У двигателя с газотурбинным наддувом процесс расширения газов происходит
в двух ступенях: первая - цилиндр поршневого двигателя и вторая - газовая
турбина. Полезная работа от первой ступени через КШМ передается потребителю, а
от второй ступени используется для привода центробежного надувочного
компрессора, конструктивно объединенного с турбиной в одном агрегате -
турбокомпрессоре.
Параметры центробежного компрессора.
Секундный расход воздуха через компрессор:
где в =28,95
кг/кмоль - молярная масса воздуха.
Удельная адиабатическая работа сжатия воздуха в компрессоре:
Мощность, потребляемая компрессором:
Относительная мощность компрессора:
Параметры рабочего тела в выпускном ресивере.
Рабочее тело в выпускном ресивере рассматриваем как газовоздушную смесь
отработавших газов из цилиндра и продувочного воздуха, поступившего в ресивер в
период перекрытия клапанов в фазе продувки камеры сгорания.
Давление газов в ресивере перед турбиной:
Температура отработавших газов в выпускном ресивере после истечения из
цилиндра (до смешения с продувочным воздухом):
где m - показатель политропы расширения.
Принимаем m=1,25.
Средняя молярная изобарная теплоемкость отработавших газов в ресивере:
Средняя молярная изобарная теплоемкость продувочного воздуха в ресивере:
Средняя молярная изобарная и изохорная теплоемкость газовоздушной смеси в
выпускном ресивере:
Температура рабочего тела перед турбиной:
Секундный расход газов через турбину:
Показатель адиабаты расширения в турбине:
Удельная работа адиабатического расширения в турбине:
Допуская, что молярная масса газов и воздуха примерно равны выразим удельную работу турбины:
Степень повышения давления в компрессоре:
2.2 Внешний тепловой баланс двигателя
Целью расчета внешнего теплового баланса является получение исходных
данных для расчета систем охлаждения, смазки, определения возможности
утилизации тепловых потерь.
Теплота, выделяющаяся при сгорании топлива:
Относительная доля полезной теплоты:
Количество теплоты, теряемой в систему охлаждения:
По опытным данным, относительная доля потерь теплоты в систему охлаждения
в процессе сгорания расширения составляет , тогда:
Молярная теплоемкость при политропном процессе сжатия:
Где: К = 1.4 показатель адиабаты для воздуха.
Количество рабочего тела в рабочем объеме при p k и T k :
Количество рабочей смеси сжимаемой за час:
Часовое количество свежего заряда, участвующего в процессе наполнения:
Теплота, сообщаемая свежему заряду от стенок цилиндра:
Потери теплоты в процессе выпуска в систему охлаждения, составляет тогда абсолютная доля теплоты
составит:
Так как турбокомпрессор имеет охлаждаемый корпус, принимаем , тогда абсолютная доля теплоты
составит:
Потеря теплоты в паре поршень-цилиндр:
Где: a = 0.6 доля работы трения в паре
поршень-цилиндр.
Потеря теплоты в систему охлаждения, эквивалентная работе водяных
насосов:
Потеря теплоты с отработавшими газами:
Молярный расход воздуха через компрессор:
Относительный перепад температур в турбине:
Потеря теплоты с выпускными газами:
Остаточный член теплового баланса входит в заданные пределы, расчетные
статьи теплового баланса могут быть использованы для проектирования
вспомогательных систем и агрегатов двигателя.
Динамический расчёт КШМ заключается в определении суммарных сил и
моментов, возникающих от давления газов и сил инерции. По этим силам рассчитываются
основные детали на износ и прочность, а также неравномерность хода. Во время
работы двигателя на детали КШМ действуют силы давления газов в цилиндре, силы
инерции возвратно - поступательно движущихся масс, центробежные силы и силы
тяжести (обычно не учитываются). Все действующие на двигатель силы
воспринимаются сопротивлениями на валу, силами трения и опорами двигателя. В
течение каждого рабочего цикла силы, действующие в КШМ, непрерывно изменяются
по величине и направлению. Поэтому для определения характера изменения этих сил
по углу поворота коленчатого вала и их величины определяют для отдельных
положений коленчатого вала.
3.1 Определение сил и моментов в КШМ
По характеру движения массы деталей КШМ делятся на движущиеся возвратно -
поступательно (поршневая группа и верхняя головка шатуна) и движущихся
вращательно (колено вала и нижняя головка шатуна). А также сложное плоско -
параллельное движение (стержень шатуна). Для упрощения расчёта действительный
КШМ заменяют динамически эквивалентной системой сосредоточенных масс.
Масса
поршневого комплекта (сосредоточенная на оси поршневого пальца)
·
Масса шатуна,
приведённая к оси поршневого пальца
·
Масса шатуна,
приведённая к оси шатунной шейки
·
Приведённая масса
поступательно движущихся частей КШМ
·
P j - сила инерции поступательно
движущихся масс;
-К - сила, действующая по кривошипу.
Используя круг Брикса получим развёрнутую индикаторную диаграмму по углу
п.к.в. Для определения силы давления газов на поршень необходима площадь
поршня:
Для удобства будем пользоваться удельными силами, действующими на единицу
площади поршня:
где
- значение абсолютного давления газов по индикаторной
диаграмме
Силы
инерции, действующие в КШМ, в соответствии с характером движения делят на силы
инерции поступательно движущихся масс и
центробежные силы инерции вращающихся масс .
Силы
инерции поступательно движущихся масс:
Сила
инерции вращающихся масс шатуна:
3.1.3 Суммарные силы, действующие в КШМ
Суммарная сила от силы давления газов и силы инерции:
Нормальная
сила, действующая перпендикулярно оси цилиндра и воспринимаемая стенками
цилиндров:
где
- угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра.
Сила, действующая на шатунные шейки коленчатого вала:
Результаты расчётов сводятся в таблицу (таблица 1), и по ней строится
диаграмма зависимости сил от угла поворота коленчатого вала.
3.1.4 Определение набегающих моментов на
коренные и шатунные шейки
Порядок работы цилиндров 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4. Крутящий момент от
каждого цилиндра изменяется периодически в соответствии с порядком работы
цилиндров.
Угол
между вспышками - угол расклинки кривошипа.
Определим
для каждого цилиндра угол опережения относительно 1 го цилиндра:
Первая
коренная шейка не нагружена и никаких моментов не воспринимает.
Тогда
- набегающие моменты на коренные шейки,
Результаты
расчёта сводятся в таблицу и по ней строятся графики зависимости набегающих
моментов от угла поворота коленчатого вала.
Набегающие
моменты на коренные шейки
Шатунная шейка нагружается набегающим моментом на i-ю коренную шейку плюс половина
момента от i-го цилиндра.
Набегающие
моменты на шатунные шейки
3.2 Анализ уравновешенности двигателя
Для уравновешивания сил инерции и их моментов в многоцилиндровом
двигателе необходимо и достаточно, чтобы равнодействующие всех сил инерции,
действующие в плоскостях, проходящих через ось вала, а также сумма моментов
этих сил относительно выбранной оси равнялась нулю.
При
проектировании двигателя стремятся путем выбора схем расположения кривошипов
коленчатого вала и цилиндров создать такую конструкцию, при которой суммарные
силы инерции SР j l , SР j ll и моменты , были бы равны нулю. Если это не удается, то прибегают
к уравновешиванию двигателя с помощью дополнительных устройств.
Для
обеспечения полного уравновешивания двигателя требуется существенное усложнение
конструкции, что с учетом высоких порядков гармонических составляющих сил
инерции практически не осуществимо, поэтому двигатель остается частично
неуравновешенным.
Уравновешенными
считаются шести-, восьми-, десяти- и двенадцатицилиндровые двигатели с
зеркальным относительно средней коренной шейке расположением кривошипов
коленчатого вала.
Схема
заклинки коленчатого вала выполнена в соответствии с Рис. 2
Рис.
3 К анализу уравновешенности двигателя.
На
данной схеме изображен коленчатый вал двигателя, в котором уравновешены силы
инерции 1 и 2 порядков, центробежные силы инерции, а также моменты этих сил.
Действительно,
рассмотрим 1 и 6 цилиндры:
Как
видно двигатель с данной схемой коленчатого вала полностью уравновешен от сил
инерции 1 го и 2 го порядка, центробежных сил и их
моментов.
.1 Расчет на прочность деталей поршневой группы
Наиболее
нагруженным элементом поршневой группы является поршень, воспринимающий высокие
газовые, инерционные и тепловые нагрузки. Тяжёлые условия работы поршней
предъявляют повышенные требования к материалам при изготовлении.
Чтобы
устранить защемление поршня в цилиндре вследствие его теплового расширения,
диаметр поршня должен быть меньше диаметра цилиндра. Наименьший диаметр должен
быть у головки поршня.
Поршень
из серого чугуна с днищем вогнутой формы, охлаждаемым маслом с внутренней
стороны.
Рис.
4 Расчетная схема днища поршня.
Рассматриваем
днище поршня как пластину, защемленную по периферии, равномерно нагруженную.
Напряжения
изгиба в тангенсальном направлении
-
коэффициент линейного расширения (серый чугун);
-удельная
тепловая нагрузка на поверхность днища поршня, где:
- доля
тепла от сгорания топлива, проходящая через днище поршня;
-низшая
теплотворная способность топлива
Суммарные
напряжения на периферии и центре днища поршня:
Наибольшее
распространение получили плавающие пальцы, подвижные в бобышках поршня и в
поршневой головке шатуна. Поршневой палец подвергается воздействию сил,
переменных по величине и направлению. Эти силы подвергаю поршневой палец
переменному изгибу и овализации. Материал пальца работает на усталость.
Недопустимая
овализация поршневого пальца может приводить к трещинам в бобышках поршня и к
продольным трещинам в стержне шатуна. Для повышения износостойкости и прочности
пальцы изготавливают с вязкой сердцевиной и твёрдой поверхностью
(цементированные и закалённые стали 15, 15Х, и 20ХН, с поверхностной закалкой
ТВЧ стали 40, 45, 45Х и 40ХН, азотированные стали 18ХНВА). Для повышения
усталостной прочности наружная поверхность пальца, а иногда и внутренняя,
тщательно полируются. Принимаем Сталь45Х.
Напряжение
в поршневом пальце от изгиба имеет максимальное значение в середине длины
пальца:
где
-относительная величина отверстия в поршневом пальце.
Расчетная
сила, действующая на поршневой палец:
z = p z *F п = 10 *
0,1067 = 1,067 МН
k -
коэффициент, учитывающий массу поршневого пальца. k= 0,68…0,81
Касательные
напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна:
Наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации:
Величина
овализации не должна превышать:
4.1.3 Расчет прочности поршневого кольца
Кольца
прижимаются к стенкам цилиндра силами собственной упругости и давления газов.
Верхнее поршневое кольцо работает в условиях высокой температуры и
недостаточной смазки. В период сгорания удельное давление между кольцом и
втулкой цилиндра, вызываемое газовыми силами, в 40 - 70 раз превосходит
удельное давление от сил собственной упругости. В зоне этого кольца имеет место
наибольший износ цилиндра. Повышение износостойкости достигается увеличением
радиальной толщины (ограничиваемой напряжениями в кольце), применением для
верхних поршневых колец пористогохромирования, а также напылением карбидохромомолибденового
покрытия.
Поршневые
кольца изготавливают из стали и чугуна специальных марок.
В
цилиндре двигателя поршневое кольцо находится в сжатом состоянии, а при
надевании его на поршень оно разводится. В том и другом случае в поршневом
кольце действуют напряжения изгиба.
Расчёт
кольца проводится с равномерным распределением давления по цилиндру.
- зазор
в замке в свободном состоянии
Напряжение
в сечении противоположном замку
где,
- деформация замка в рабочем состоянии
Напряжение
изгиба кольца при надевании
Удельное
давления кольца на стенку цилиндра
В
среднем принимают значение .
Экспериментальные исследования колец показывают, что величина удельного
давления кольца на стенки цилиндра не является одинаковой по длине кольца. Она
изменяется в зависимости от положения замка кольца и, особенно от степени
изношенности кольца и рабочей втулки цилиндра.
Коленчатый
вал с присоединёнными к нему вращающимися частями представляет собой систему,
подверженную крутильным и изгибным колебаниям, вызванным периодически
действующими силами и моментами. Крутильные и изгибные колебания увеличивают
напряжения в коленчатом валу.
Требования,
предъявляемые к коленчатым валам:
- надёжность работы на всех эксплуатационных режимах;
прочность, жёсткость, износостойкость при минимальной массе;
обеспечение необходимого ресурса до капитального ремонта;
высокая точность изготовления, твёрдость и чистота обработки;
статическая и динамическая уравновешенность.
расчёту подвергается коленвал, как разрезная балка, т.е.
рассматривается отдельное колено, оперяющиеся по плоскостям, проходящим через
середины соседних коренных шеек;
колено абсолютно жёсткое;
коленвал рассматривается по элементам, отдельно коренная шейка,
шатунная шейка, щека.
Коленчатые валы отечественных судовых двигателей изготавливают из сталей
45, 45Х, 40ХФА, 42ХМФА, 18Х2Н4ВА и др. Поверхности шеек стальных валов в целях
повышения их твердости и износостойкости подвергаются азотированию на глубину
0,5-0,8 мм. Для изготовления коленчатых валов судовых двигателей довольно
широко используются литые валы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.
Преимуществом чугунных валов является их меньшая стоимость и возможность
снижения припусков на механическую обработку. Поверхности шеек чугунных валов
обрабатываются токами высокой частоты.
Порядок работы цилиндров 1-5-3-6-2-4
. ВМТ, нагружающей силой является сила P z ;
. набегающий момент на колено максимален;
. положение, при котором сила S по шатуну максимальна.
Рис. 7 Расчетная схема коленчатого вала
Шатунные шейки рассчитывают на кручение и изгиб.
Максимальный и минимальный набегающие моменты:
Максимальный
и минимальный крутящие моменты:
Момент
сопротивления шатунной шейки кручению:
Максимальное
и минимальное касательные напряжения:
Среднее
напряжение и амплитуда напряжений:
Коэффициент
учитывающий масштабный фактор:
Коэффициент
концентраций напряжений:
Коэффициент
чувствительности асимметрии цикла:
Запас
прочности не превышает допустимые значения
Изгибающий
момент в плоскости колена:
Изгибающий
момент в плоскости, перпендикулярной плоскости колена:
Изгибающий
момент в направлении масляного канала:
Изгибающий
момент в направлении галтельного перехода:
Выбираем максимальные и минимальные значения моментов
Момент
сопротивления шатунной шейки кручению:
Максимальное
и минимальное напряжения изгиба:
Среднее
напряжение и амплитуда напряжений:
Коэффициент
концентраций напряжений:
Коэффициент
учитывающий масштабный фактор:
Коэффициент
чувствительности асимметрии цикла:
Запас
прочности не превышает допустимые значения
Максимальное
и минимальное напряжения изгиба:
Среднее
напряжение и амплитуда напряжений:
Коэффициент
концентраций напряжений:
Коэффициент
учитывающий масштабный фактор:
Коэффициент
чувствительности асимметрии цикла:
Запас
прочности не превышает допустимые значения
Щека
испытывает напряжения растяжения - сжатия, изгиба и кручения.
тогда
, составляем таблицу для поиска максимального и
минимального напряжения.
Запас
прочности не превышает допустимые значения 2…3,2
Шатунные
болты работают на усталость и статические нагрузки. Рассчитываются на кручение.
Где
Р j сила инерции, λ постоянная
КШМ, F n площадь поршня, i количество
шатунных болтов i=2.
Где
ν
коэффициент запаса, принимаем ν = 2,5.
Где
F 0 площадь сечения по внутреннему диаметру резьбы, F 0 =
0,00037м.
Полученное
напряжение не превосходит допускаемое [σ]=0,5 σ тек =47,5
МПа, где σ тек предел
текучести материала σ тек =95
МПа(сталь 40ХНМА).
Где
χ
коэффициент нагрузки, принимаем χ=0,2.
Где
β
коэффициент трения в резьбе, β=0,13.
Полученный
запас статической прочности не превышает допускаемый [n]=1,5…3.
Запас
прочности по переменному напряжению.
Где
σ -1б предел
усталости болта, σ -1б =13,3
МПа.
полученный
запас прочности больше допускаемого [n]=2,5.
Где
Р z сила
максимального давления сгорания, r 1 внутренний радиус цилиндра r 1 =
0,180 м, r 2 внешний радиус цилиндра r 2 = 0,207 м.
Где
α
коэффициент линии расширения α=10,7∙10 -6 1/град,
Е модуль упругости Е=10 5 МПа, μ коэффициент Пуассона μ=0,3, ∆t перепад
температур ∆t= δ+∆t 1 , где δ толщина
стенки цилиндра δ=21мм, принимаем ∆t 1 =3, температурный градиент, зависящий от толщины
стенки, ∆t=63 град/мм.
Полученное
напряжение не превышает допускаемое [σ]=80…90 МПа
5. Расчет основных систем двигателя
-
удельный эффективный расход топлива
где
- суммарная площадь сопловых отверстий (необходимо
определить)
; ; - частота
вращения коленчатого вала
Определяем
суммарную площадь сопловых отверстий из формулы объема топлива:
где
- количество сопловых отве
2.
Определение индикаторных и эффективных показателей двигателя Курсовая работа (т). Транспорт, грузоперевозки.
Реферат: Cells Essay Research Paper Essay of Eukaryotic
Реферат: Mending Wall Essay Research Paper Mending Wall
Алгоритм Эссе По Обществознанию Примеры
Анализ Контрольных Работ 3 Класс
Реферат по теме Византийская архитектура
Курсовая Работа На Тему Экономические Противоречия И Их Роль В Социально-Экономическом Развитии
Дипломная работа по теме Исследование причин национальных конфликтов
Магнитное Поле Лабораторная Работа Физика
Сроки Курсовой Работы
Дипломная работа: Особенности купли-продажи нежилых помещений
Курсовая Работа На Тему Консолидированная Отчетность: Понятие, Принципы И Методы Составления
Дипломная работа по теме Исследование сущности и методов определения достаточности капитала и ликвидности банка (на примере филиала №912 ОАО 'Белагропромбанк' в г. Гомеле)
Эссе О Стадиях Профессионального Выгорания
Эпоха Ельцина Характер И Итоги Правления Реферат
Практическая Работа По Биологии Вегетативное Размножение
Реферат: Манипуляторы. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: 1699—1775 гг. консолидация и дезинтеграция городской общины
Реферат по теме Понятие социальной группы. Классификация социальных групп
Реферат: Анализ финансового состояния организации по данным финансовой отчетности 2
Реферат На Тему Множества. Операции Над Множествами
Реферат: Baseball 2 Essay Research Paper HOW TO
Реферат: Antonin Artaud Essay Research Paper It is
Реферат: Задание > > Содержание > Перечень условных обозначений, терминов и сокращений > Введение, основная часть, заключение > Список использованных источников > Приложения 4