Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Соединение гребного винта с валом

Конус гребного вала под гребной винт выполняется с конусностью 1:12. Во избежание попадания воды на конус гребного вала предусматриваются уплотнения.

Подшипники валов

Длина ближайшего к движителю подшипника принимается по таблице 5.5.1 [5].

Охлаждение дейдвудных подшипников водой принудительное.

Расстояние между серединами соседних подшипников должно удовлетворять условию [3, с36]

где l – расстояние между подшипниками, м;

d =0,3м - диаметр вала между подшипниками;

l - коэффициент, равный 14 при n£500об/мин.

Тормозные устройства

Тормозное устройство устанавливается на упругой муфте соединения гребного и упорного валов. В качестве тормозного устройства используется тормоз бугельной конструкции.

Проверка валопровода на критическую частоту вращения

Критическая частота вращения вала должна быть более ее номинального значения (240 мин^-1), при этом запас частоты вращения должен составлять более 20%.

Для определения критической частоты вращения гребного вала при поперечных колебаниях валопровод условно заменяют двухопорной балкой с одним свешивающимся концом. Частота вращения вала, при которой возникают его поперечные колебания вычисляется по формуле:

где l₂=1,3 м – расстояние от середины опоры до центра тяжести гребного винта;

l₁=2,1 м – остальная длина гребного вала;

q₁– удельная нагрузка вала

r=7800кг/м^{3 –}плотность материала вала

Н/м;

- интенсивность нагрузки пролета вала длиной l_2,

– вес гребного винта

– экваториальный момент инерции сечения вала относительно его оси, м⁴

м⁴;

Е=216^.10⁶ кПа – модуль упругости стали;

g=9,8 м/с² – ускорение свободного падения

В результате получено, что критическая частота вращения больше её номинального значения и имеет необходимый запас частоты вращения.

Проверка вала на продольную устойчивость

Необходимость проверки вала на продольную устойчивость устанавливается в зависимости от его гибкости:

где l_max – длина пролета между опорами, м; l_max = 3,4 м;

i – радиус инерции сечения вала, м

где F – площадь поперечного сечения, м²

l_max =3,4 м

м⁴

Т. к. l=40,9<80 расчет на продольную устойчивость не требуется.

РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ, ОБОРУДОВАНИЯ, СУДОВЫХ СИСТЕМ И УСТРОЙСТВ

Система сжатого воздуха

Система предназначена для пуска дизелей, продувки трубопроводов и поддержания постоянного давления в пневмоцистернах, обеспечения работы пневматических инструментов, механизмов, тифонов и т.д.

В соответствии с “Правилами” устанавливаю на судне два компрессора: автономный с приводом от электродвигателя.

Пуск дизеля проводят сжатым воздухом с давлением 2,5 ¸ 3 МПа. Запас сжатого воздуха в баллонах для пуска главного двигателя должен быть не менее чем на 12 пусков на передний и задний ход. Число баллонов не менее двух с равной емкостью. Емкость пусковых баллонов рассчитывается только на пуск главных двигателей, так как вспомогательные двигатели имеют электростартерный запуск. Для работы тифона и на хозяйственные нужды воздух берется из баллонов для пуска главного двигателя, в связи с чем емкость главных баллонов следует увеличить. Трубы выполнены из стали Ст20, горячекатаные, бесшовные. Арматура выполнена из бронзы.

Определяю емкость пусковых баллонов из условия 12 пусков двигателя. Суммарная емкость определяется по формуле:

м³

где v = 6 м³/м³– удельный расход воздуха на 1 м³ объема цилиндра двигателя;

V_s - рабочий объем цилиндра двигателя, м³;

м³

D_ц= 0,250 м – диаметр цилиндра двигателя;

S = 0,40 м – ход поршня;

z = 6 – число цилиндров двигателя;

n = 1 – число двигателей;

m = 12 – число последовательных пусков;

P_o = 0,1 МПа – давление окружающей среды;

P = 3 МПа – давление в баллонах для СОД;

P_min= 1 МПа – минимальное давление, при котором возможен запуск СОД.

Объем тифонных баллонов:

м³

где: V_м = 7 м³/мин – расход свободного воздуха тифоном;

t_c = 10 мин – время подачи сигнала для пополнения баллона;

P_1Т = 3 МПа – начальное давление в тифонном баллоне;

P_2Т = 0,5 МПа – минимальное давление в тифонном баллоне.

Подача воздуха на вспомогательные механизмы производится из тифонных баллонов.

Подача компрессоров определяется из условия заполнения пусковых баллонов в течение 1 часа от P_min до рабочего давления.

Q_k = V_Σ^.(P - P_min)/(Р_оt_З), м³/ч

где V_Σ = 0,4 м³ - суммарный объем пусковых баллонов главных двигателей,

Q_k = 0,4 ^.(3 – 1)/(0,1*1) = 8 м³/ч.

Система охлаждения

Система предназначена для охлаждения двигателей и отвода тепла от рабочих жидкостей: масла, воды, топлива и от продувочного воздуха.

Состав системы: насосы (обеспечивают циркуляцию воды в системе), охладители (для отвода тепла в воду), расширительные цистерны (для компенсации объема и удаления воздуха из системы), терморегуляторы (поддерживают температуру воды и охлаждающей жидкости), трубопроводы, приемные кингстоны.

Подача насоса забортной воды определяется по формуле:

где = 1,5 - коэффициент запаса, учитывающий расход забортной воды на охлаждение компрессора;

а_в= 0,159 – доля теплоты, отводимая пресной водой;

b_e= 0,183 кг/кВт^.ч – удельный расход топлива ГД;

Ne = 1740 кВт – мощность ГД;

= 42700 кДж – низшая теплота сгорания топлива;

r = 1025 кг/м³ – плотность воды;

а_м = 0,0772 - доля теплоты, отводимая с маслом;

C_вз = 3,98 кДж/кг·К - теплоемкость забортной воды;

Dt_вз = 17 ^оС - перепад температуры забортной воды.

Подача насоса пресной воды (внутреннего контура) определяется по формуле:

где = 1,25 - коэффициент запаса, учитывающий расход забортной воды на охлаждение компрессора;

а_в= 0,159 – доля теплоты, отводимая пресной водой;

b_e= 0,183 кг/кВт^.ч – удельный расход топлива ГД;

Ne =1740 кВт – мощность ГД;

= 42700 кДж – низшая теплота сгорания топлива;

r = 1000 кг/м³ – плотность воды;

с_в = 4,19 кДж/кгК – теплоемкость пресной воды;

Dt_вз = 11 ^оС - перепад температуры забортной воды.

Необходимое давление насоса должен быть не менее 0,25 МПа.

Выбираю насос НЦВС-75/30А-I-II с подачей 75м³/ч(0,019 м³/с). Тогда мощность, потребляемая насосом, равна:

где =1,4 - коэффициент запаса мощности,

Q =75 м³/ч - подача насоса;

Р = 300 КПа - давление;

h = 0,7 - к.п.д. насоса.

Поверхность охлаждения холодильника масла из ГД:

где k =1,4 кВт/м²К- общий коэффициент теплопередачи для холодильников с турболизаторами,

Δt_ср- средняя логарифмическая разность температур:

при ; ^oC,

где - температура пресной (внутреннего контура) воды на выходе из двигателя, равная 80°С; – температура пресной (внутреннего контура) воды за холодильником, принимаемая на 8…10°С меньше температуры за двигателем, равная 75°С;

- температура забортной воды перед водяным холодильником равная 34°С (после масляного холодильника);

- температура забортной воды после водяного холодильника, равная, 47^oС.

^oC

Масляная система

Масляная система обеспечивает подачу масла к трущимся поверхностям для уменьшения их трения и для отвода тепла, выделяющегося при трении. В состав оборудования входят: расходные, циркуляционные масляные цистерны, насосы, сепараторы, цистерны отработанного масла, холодильники, фильтры, терморегуляторы и др. Тип системы смазки – с “мокрым” картером.

По назначению масляные насосы разделяются на: перекачивающие, циркуляционные (нагнетательные и откачивающие) и прокачивающие. Выбор перекачивающего насоса производят исходя из необходимого времени перекачки требуемого объема масла.

Требования к масляной системе: при одном двигателе должно быть не менее двух насосов циркуляционной смазки равной подачи – основного и резервного, один из который может иметь привод от двигателя. Резервный насос может не предусматриваться при наличии на судне запасного насоса доступного к монтажу в судовых условиях. Каждый вспомогательный двигатель, а так же двигатель аварийного дизель - генератора, должен иметь независимую систему смазочного масла.

Определим параметры перекачивающего насоса.

где:

V = 1,9 м³ - объем масла; V = 1,1N_гд/1000 = 1,1⋅1740/1000 = 1,9 м³;

τ = 1 ч - время перекачки.

k = 1,15 - коэффициент запаса

Для расчёта отводимой теплоты используем формулу:

Q_м=а_м ^.be ^.Ne^.Q_н^р, кДж/ч

Где а_м=0,0772 – доля теплоты, отводимая с маслом

Q_м=0,0772 ^.0,183 ^.1740^.42700=10,5^.10⁵ кДж/ч

Определим подачу циркуляционного насоса.

где:

ρ = 900 кг/м³ - плотность масла,

c = 2 кДж/кг.К - теплоемкость масла,

K = 1,16 - коэффициент запаса по подаче,

ΔT = 10 ^оС - температурный перепад в масляном холодильнике,

Мощность

H = 400 кПа - давление для CОД,

η_н = 0,6 - кпд насоса,

Q_v = 67,6 м³/ч - подача насоса,

K_з = 1,2 - коэффициент запаса мощности,

Для очистки масла в систему включается сепаратор.

Объем сточно-циркуляционной цистерны

, м³

где: Z =23 – кратность циркуляции масла для СОД;

K_з = 1,05 – коэффициент, учитывающий мёртвый запас.

Объем расходной цистерны:

V_цц=(1,1..1,5)V_мс=6,7м³

Производительностьсепаратора:

Топливная система

Система предназначена для приема, хранения, перекачки, подогрева, очистки и подачи распыленного топлива в цилиндры дизеля.

Система низкого давления (для подготовки и подачи топлива к системе высокого давления). Система включает в себя насосы, фильтры, сепаратор, подогреватели, цистерны и топливопроводы.

Система высокого давления (для впрыскивания топлива в камеру сгорания). Система включает в себя топливный насос высокого давления ТНВД и форсунку, соединенные между собой топливопроводом высокого давления.

Требования к топливной системе: оборудование топливной системы должно обеспечивать подвод топлива надлежащим образом подготовленного и очищенного в степени требуемой для данного двигателя. Подвод топлива к ГД и ВД должен производиться от двух расходных цистерн для каждого вида топлива или должны предусматриваться эквивалентные устройства. Вместимость каждой цистерны должна быть достаточна для восьмичасовой работы ГД и ВД и котлов на максимальной и эксплуатационной нагрузке. В топливной системе ГД имеющей подкачивающий насос должны быть предусмотрены средства, обеспечивающие подачу топлива к двигателям при выходе из строя подкачивающего насоса. Насосы, обслуживающие систему подачи топлива к котлам, не должны использоваться для других целей.

В качестве топлива принимаем дизельное топливо Л-0,2-61 ГОСТ 305-82.

Подачу топливоперекачивающих насосов определяем по формуле:

[м³/ч]

b_e=0.183 кг/кВтч - удельный расход топлива ГД

Ne= 1740 кВт - мощность ГД

ρ=860 кг/м³ - плотность топлива

τ₂= 1 ч - время перекачки топлива при давлении 0.3МПа

Также топливоперекачивающий насос должен обеспечивать откачку топлива из наибольшей по объему цистерны основного запаса за время не более 4-х часов.

м³/ч,

U_тц – емкость запасных топливных цистерн, U_тц = 150 м³.

Принимаем подачу насоса Q_v=40 м³/ч.

Для подачи топлива из цистерны основного запаса в расходную установлен дежурный насос, подачу которого выбираем из условия заполнения расходной цистерны за 25 минут.

,м³/ч

где: , м³ - объем расходной цистерны

Определим объем расходной цистерны из условия хранения не менее 8-ми часового расхода дизельного топлива.

K_з = 1,1 - коэффициент, учитывающий мертвый запас;

k = 1 - количество ГД;

r_т = 860 кг/м³ - плотность топлива;

Ne = 1740 кВт - мощность ГД;

τ=10ч

Объем расходных цистерн для вспомогательных двигателей:

Объем расходных цистерн для автономного котла:

Объем отстойных цистерн:

Подача дежурного насоса равна:

Расчетное давление дежурного насоса 0,15-0,2МПа.

Предусмотрены цистерны приема остатков после сепарации и грязного топлива(отстоя).

Газовыпускная система

Система обеспечивает наиболее рациональный отвод отработавших газов из цилиндров. Под рациональным отводом понимается такая организация газовыпуска, которая способствует:

-максимальному использованию энергии рабочего тела в цилиндрах и вне их;

-качественной очистке и наполнению цилиндров;

-минимальному воздействию вредных отработавших газов на среду обитания.

Состав системы:

-выпускные коллекторы, предназначенные для отвода из цилиндров отработавших газов;

-глушители шума;

-компенсаторы;

-искрогасители;

-трубопроводы с малым сопротивлением выходу отработавших газов.

Главный двигатель, каждый вспомогательный двигатель и автономный котел оборудуются самостоятельными трубопроводами, которые выводятся на палубу в общий кожух-трубу.

Площадь проходного сечения трубопровода для главных двигателей: