Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Государственный университет морского и речного флота

имени адмирала С. О. Макарова»

Колледж ГУМРФ

Смирнов А. С, Бурков Д. Е.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ РАБОЧЕГО ЦИКЛА СУДОВОГО ДИЗЕЛЯ И ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

Учебно-методическое пособие к курсовому проекту

по дисциплине «Обеспечение технической эксплуатации ГЭУ судна»

специальности 26. 02. 05 Эксплуатация судовых энергетических усатновок

Санкт-Петербург

Рецензенты:

 В. Г. Лихачев, заведующий судомеханическим отделением Колледжа ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова », преподаватель высшей квалификационной категории                                                                                                                                                                      

                                                                          Оглавление

 

ВВЕДЕНИЕ. 3

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ. 4

1. 1.   Порядок курсового проектирования. 4

3. 1.   Параметры процесса наполнения. 7

3. 2.   Параметры процесса сжатия. 10

3. 3.   Параметры процесса сгорания. 10

3. 4.   Параметры процесса расширения. 12

3. 5.   Параметры процесса выпуска. 12

3. 6.   Энергетические и экономические показатели двигателя. 13

3. 7.   Построение теоретической индикаторной диаграммы. 14

4. 1.   Расчет поршня. 17

4. 2.   Расчет шатуна. 22

4. 2. 1.     Расчет стержня и верхней головки шатуна. 24

4. 2. 2.     Расчет нижней головки шатуна. 25

4. 3.   Расчет втулки цилиндра. 28

4. 4.   Расчет коленчатого вала. 31

5. 1.   Процесс наполнения. 36

5. 2.   Процесс сжатия. 38

5. 3.   Процесс сгорания. 39

5. 4.   Процесс расширения. 40

5. 5.   Параметры газа в выпускном тракте. 41

5. 6.   Энергетические и экономические показатели. 42

5. 7.   Построение теоретической индикаторной диаграммы. 43

 

                                                ВВЕДЕНИЕ

 

   Курсовой проект является самостоятельной работой курсантов, завершающей изучение одной из основных дисциплин специальности 26. 02. 05 Эксплуатация судовых энергетических установок «Обеспечение технической эксплуатации главных энергетических установок судна». Работа над данным курсовым проектом подводит курсанта к выпускной квалификационной работе.

Цель курсового проектирования:

– обобщить и углубить знания, полученные при изучении дисциплины «Обеспечение технической эксплуатации ГЭУ судна»;

– закрепить практические навыки в использовании методов определения прочностных показателей узлов, механизмов и отдельных деталей судового дизеля.

Задачи курсового проектирования:

– развитие навыков использования специальной литературы: учебников, учебных пособий, справочников, периодических журналов и т. д.;

– стимулирование творческой инициативы курсантов в разработке расчётных приёмов и усовершенствовании конструктивных элементов двигателя;

– закрепление знаний по теории рабочего процесса судовых дизелей;

– развитие умения критически оценивать полученные результаты и сопоставлять их с результатами других работ.

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

Задания на курсовое проектирование выдаётся индивидуально.

Предлагается примерная тематика курсовых проектов по судовым двигателям внутреннего сгорания:

1. Расчёт теоретического рабочего цикла дизеля с построением индикаторных диаграмм в P V координатах.

2. Проведение прочностных расчётов отдельных узлов двигателя с выполнением рабочего эскиза.

3. Анализ показателей двигателя при изменении внешних условий.

1. 1. Порядок курсового проектирования

 

Расчёт рабочего цикла двигателя

1. Выбрать исходные данные рабочего процесса дизеля при заданных параметрах задания курсового проектирования.

2. Произвести тепловой расчёт рабочего цикла. Проверить соответствие расчётной эффективной мощности к заданной. Отклонение не должно превышать 5%.

3. Построить Индикаторную диаграмму в PV координатах на миллиметровой бумаге и планиметрировать её. Вычислить среднее эффективное давление. Проверить соответствие расчётного среднего эффективного давление с полученной путём планометрированиея. Отклонение не должно превышать 5%.

4. На основании полученной индикаторной диаграммы, построить развёрнутую индикаторную диаграмму.

Прочностной расчёт деталей двигателя.    

    Обязательным разделом курсового проекта является прочностной расчёт коленчатого вала, поршня, шатуна, втулки, рабочие чертежи коленчатого вала, поршня, шатуна. Кроме того, курсовой проект дополняется расчётами и чертежами других деталей кривошипно-шатунного механизма по указанию преподавателя. Обязательные расчёты дополняются расчетами поршневого пальца, поршневых колец, шатунных болтов, кривошипной головки шатуна, подшипников скольжения, втулки цилиндров. ми чертежами дополнительно рассчитываемых деталей. Исходные данные для прочностного расчета берутся из таблицы технических характеристик дизеля.

 

Пояснительная записка оформляется в рукописном виде или в приложении Microsoft Word. Формулы записываются с использованием Редактора формул. В формулу кроме символов записываются исходные данные и результаты вычислений.

Оформляется курсовой проект в соответствии с требованиями ЕСКД [1 – 14].

2. Основные условные обозначения

 

N_e – эффективная мощность двигателя, кВт;

N_i  – индикаторная мощность двигателя, кВт;

N_iц  – индикаторная цилиндровая мощность двигателя, кВт;

N_eц  – цилиндровая мощность двигателя, кВт;

P_е – среднее эффективное давление, кГ/см² ;

P_i – среднее индикаторное давление, кГ/см² ;

D – диаметр цилиндра мм, м;

S – ход поршня мм, м;

V_s – рабочий объём цилиндра м³ ;

n – частота вращения коленчатого вала, об/мин;

с_m – средняя скорость поршня м/сек;

i – число цилиндров;

ε – степень сжатия;

g_e – удельный эффективный расход топлива кГ/кВт-ч;

g_i – удельный индикаторный расход топлива кГ/кВт-ч;

Ƞ _е – эффективный к. п. д.;

Ƞ _i – индикаторный к. п. д.;

Ƞ _м – механический к. п. д.;

Q_н – низшая теплотворная способность топлива, кдж/кг;

Т₀ – температура окружающей среды, °K;

t₀ - температура в машинном отделении, °С;

t_зв - температура забортной воды, °С;

p₀ – давление окружающей среды, Па;

T_а – температура в конце впуска, °K;

 p_а – давление в конце впуска, Па;

Vа – объём в конце впуска, м³;

T_z – максимальная температура цикла, °K;

 p_z – максимальная давление цикла, Па;

T_с – температура в конце сжатия, °K;

 p_с – давление в конце сжатия, Па;

T_r – температура остаточных газов, °K;

 P_r – давление остаточных газов, Па;

p_т – давление газов в выпускном коллекторе, Па;

T_к – температура воздуха после продувочного или надувочного агрегата, °K;

 p_r – давление воздуха после продувочного или надувочного агрегата, Па;

∆ Т_охл – степень промежуточного охлаждения свежего заряда воздуха (после охладителя), °K;

∆ p – потеря давления от сопротивления в охладителе, Па;

T_s, p_s – температура и давление воздуха перед органами впуска двухтактных двигателей без наддува и с наддувом и четырёхтактных с наддувом, K°, Па;

λ _н – степень наддува;

n₁, n₂ – степени политропы сжатия и расширения в двигателе;   

n_к – средний показатель политропы сжатия в нагнетателях;

Ƞ _н – коэффициент наполнения рабочих цилиндров;

ϒ _r – коэффициент остаточных газов;

λ – степень повышения давления;

ρ – степень предварительного расширения;

δ – степень последующего расширения;

α – коэффициент избытка воздуха;

L₀, L – теоритически необходимое и действительное количество воздуха в молях для сгорания 1 кГ топлива, кмоль/кг;

M – количество молей, продуктов сгорания, кмоль/кг;

β ₀, β z – теоретический и действительный коэффициенты молекулярного изменения;

ψ – потеряная доля хода поршня на открытие и закрытие выпускных окон;

ȹ - коэффициент полноты индикаторной диаграммы;

c_v – средняя изохорная мольная теплоёмкость воздуха в кДж/кмоль °K (в интервале температур от абсолютного нуля до Т°К);

 c_{v´ ´ ,} – средняя изохорная и изобарная мольные теплоёмкости продуктов сгорания, кДж/кмоль °K;

π _к – Степень повышения давления в компрессоре.

примечание: давления p₀, p_а, p_с, p_z, p_b, p_r, p_т, p_к, p_s даются в абсолютных величинах.

 

 

3. Проверочный расчет рабочего процесса.

 

При расчете рабочего процесса применялся классический метод теплового расчета, разработанный профессором В. И. Гриневецким. Метод базируется на рассмотрении так называемого расчетного цикла, поскольку действительный цикл не может быть точно описан в настоящее время из-за сложности проходящих в нем процессов.

  Расчет проводится в следующей последовательности: определяются параметры в конце процесса наполнения, в конце процесса сжатия, процесса сгорания топлива, процесса расширения, параметры газа в выпускном тракте; определяются энергетические и экономические показатели дизеля, проверяется соответствие расчетной эффективной мощности заданной (отклонение не должно превышать 5%).

123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: