Определение уравновешенности ДВС

1. Строим в произвольном масштабе схему вала, определяется центр тяжести ДВС и расстояния от центра тяжести до осей всех цилиндров. Обозначим условно массу одного цилиндра за 1.

Координаты центра масс X:

1× 0+1× Н+1× 2Н+1× 3Н+1× 4Н+1× 5Н=6Х

Х=2, 5Н

2. Принимаем величину условной центробежной силы: Р_ц=1Н

3. Находим углы развала мотылей 4 для всех цилиндров ДВС при положении первого цилиндра в ВМТ:

j_{1, 2}=0°; j_{3, 4}=120°; j_{2, 5}=240°.

4. Строим схему мотылей и каждый мотыль нагружаем условной центробежной силой Р_ц=1Н.

5. Определяем силы инерции 1-го порядка, как составляющие условных центробежных сил инерции, и моменты сил инерции относительно центра тяжести двигателя в вертикальных и горизонтальных плоскостях:

Таблица 5

№	j°	h	Р1ви=Рy× cosj	Р1ги=Рy× sinj	М1ви=Рy× h× cosj	М1ги=Рy× h× sinj
1	0	2, 5Н	1× Рy	0	2, 5Н× Рy	0
2	240	1, 5Н	-0, 5× Рy	-0, 866Рy	-0, 75Н× Рy	-1, 299Н× Рy
3	120	0, 5Н	-0, 5× Рy	0, 866Рy	-0, 25Н× Рy	0, 433Н× Рy
4	120	-0, 5Н	-0, 5× Рy	0, 866Рy	0, 25Н× Рy	-0, 433Н× Рy
5	240	-1, 5Н	-0, 5× Рy	-0, 866Рy	0, 75Н× Рy	1, 299Н× Рy
6	0	-2, 5Н	1× Рy	0	-2, 5Н× Рy	0
S			0	0	0	0

 

6. Находим неуравновешенные силы и моменты сил инерции как алгебраическую сумму сил и моментов сил инерции всех цилиндров:

 

7. Положение вектора моментов на диаграмме мотылей относительно мотыля первого цилиндра, расположенного в ВМТ, определяем углом j₁:

 

 

8. Аналогично определяем неуравновешенные силы инерции и моменты сил инерции 2-го порядка:

Таблица 6

№	2j°	h	Р2ви=Рy× cos2j	Р2ги=Рy× sin2j	М2ви=Рy× h× cos2j	М2ги=Рy× h× sin2j
1	0	2, 5Н	1× Рy	0	2, 5Н× Рy	0
2	120	1, 5Н	-0, 5× Рy	0, 866Рy	-0, 75Н× Рy	1, 299Н× Рy
3	240	0, 5Н	-0, 5× Рy	-0, 866Рy	-0, 25Н× Рy	-0, 433Н× Рy
4	240	-0, 5Н	-0, 5× Рy	-0, 866Рy	0, 25Н× Рy	0, 433Н× Рy
5	120	-1, 5Н	-0, 5× Рy	0, 866Рy	0, 75Н× Рy	-1, 299Н× Рy
6	0	-2, 5Н	1× Рy	0	-2, 5Н× Рy	0
S			0	0	0	0

 

9. Определяем неуравновешенные силы и моменты от системы сил вращающихся масс:

Таблица 7

№	j°	h	Рвц=Рy× cosj	Ргц=Рy× sinj	Мвц=Рвy× h	Мгц=Ргy× h
1	0	2, 5Н	1× Рy	0	2, 5Н× Рy	0
2	240	1, 5Н	-0, 5× Рy	0, 866Рy	-0, 75Н× Рy	1, 299Н× Рy
3	120	0, 5Н	-0, 5× Рy	-0, 866Рy	-0, 25Н× Рy	-0, 433Н× Рy
4	120	-0, 5Н	-0, 5× Рy	-0, 866Рy	0, 25Н× Рy	0, 433Н× Рy
5	240	-1, 5Н	-0, 5× Рy	0, 866Рy	0, 75Н× Рy	-1, 299Н× Рy
6	0	-2, 5Н	1× Рy	0	-2, 5Н× Рy	0
S			0	0	0	0

 

 

Т.о. при работе 6 цилиндров двигатель уравновешен.

Выводы

В данном курсовом был спроектирован главный дизель СЭУ транспортного судна – сухогруз. Для выполнения данного расчёта исходным материалом служил конструктивный прототип современного двигателя рабочие параметры и конструкция которого близки к указанным в задании. По указанным в задании параметрам был произведён расчёт

Выбор главного двигателя и основных параметров:

Для нашего судна был необходим дизель мощностью  кВт. Мной был выбран СОД фирмы S.E.M.T. с эффективной мощностью N_ец =650 э.л.с., числом цилиндров i=6, отношением S/D=1.2, числом оборотов n=520 об/мин. После расчётов был выбран D=390мм., S=470мм.

Также важным элементом расчёта являются габариты ДВС. Определяющим габаритом ДВС является его длинна. В первом приближении длина рядного двигателя на фундаментальной раме L=3042мм. Ширина двигателя на фундаментальной раме B=1034мм. Общая высота двигателя H=2961мм. Масса двигателя Gд=36705кг. После принятия решения о размере двигателя следует оценить ожидаемое значение среднего эффективного значения Pe=16.7 [кг· с/ ]. Полученное значение среднего эффективного давления сравнивается зо значениями у действующих двигателей аналогичного класса и делается вывод о возможности достижения в проектном решении величины Ne.

Тепловой расчёт ДВС:

Теплота сгорания топлива. Важнейшая характеристика – количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1кг. топлива Qн=43.817 [МДж/кг].

Процесс наполнения. Основными параметрами, характеризующими этот процесс, являются: давление в конце наполнения – Pa=0.0981 [МПа]; температура рабочей смеси Та=323[к].

Процесс сжатия. Основными параметрами, определяющими процесс сжатия, являются: давление начала сжатия – Ра=0.0981 [МПа]; температура начала сжатия Та=323[к]; степень сжатия берётся из задания по своему варианту; показатель политропы сжатии ; температура конца сжатия Тс=903.4 [к]; давление конца сжатия Pc=3.976 [МПа].

Процесс сгорания. Определяем количество воздуха необходимое для сгорания 1кг. топлива – Мо=0.51 [кМоль/кг]. Действительное количество воздуха Мs=0.918 [кМоль/кг]. Мольное количество смеси воздуха и остаточных газов, находящихся в цилиндре до горения М1=1.005 [кМоль/кг]. Количество молей продуктов сгорания М2=1.043 [кМоль/кг]. Далее определяется степень предварительного расширения ; степень последующего расширения .

Процесс расширения. Основным параметром определяющим процесс расширения, являются; температура начала расширения Tz=1957.8 [к]; давление начала расширения Pz=5.35 [МПа]; показатель политропы расширения при работе на номинальных режимах принимаем n=1.25. А также основными параметрами при этом процессе являются температура и давление конца расширения Pв=0.277 [МПа] и Тв=1083 [к]. В расчётах вместо переменного давления используют среднее постоянное давление газов в период выпуска. В расчётах было принято Р_г=0.12 МПа и Р^¢ _г=0.105 МПа.

Построение расчётной индикаторной диаграммы производилось аналитическим способом. Сначала строили политропу сжатия, затем аналогично политропу расширения, аналитически было определено среднее индикаторное давление.

Параметры, характеризующие рабочий цикл. К ним относится давление в конце сжатия и в конце горения, среднее индикаторное давление, среднее эффективное давление Ре=0.6908 [МПа]. Диаметр цилиндра расчётный принимаем в соответствии с рекомендуемым нормальным рядом.

Динамический расчёт двигателя:

Диаграмма движущих усилий состоит из развёрнутой индикаторной диаграммы и кривой сил инерции. При построении этой диаграммы в качестве оси абсцисс принимают атмосферную линию и строят развёрнутую индикаторную диаграмму. Вниз от атмосферной линии откладывают удельную силу тяжести движущих частей. После построения кривой удельных сил инерции, переносим её на диаграмму движущихся усилий, откладывая значения, от линии силы тяжести с сохранением направления.

 Диаграмма касательных усилий. При построении диаграммы касательных усилий по оси абсцисс откладывают углы поворота радиуса мотыля, а по оси ординат значения Рк, соответствующий этим углам. Для учёта поправки Брикса берут отрезок АВ, равный одному ходу поршня в масштабе чертежа развёрнутой индикаторной диаграммы. Проводим полуокружность и в право от центра О откладываем поправку Брикса ОО’=1.91мм. Для дизеля данного варианта наибольшее значение Рк достигается при

Диаграмма касательных усилий двигателя представляется суммарной диаграммой касательных усилий, которая для всех цилиндров может быть построена путём суммирования ординат кривых касательных усилий от всех цилиндров, сдвинутых по отношению друг к другу на угол a₀ - угол поворота радиуса мотыля между двумя последовательными вспышками. Для построения суммарной диаграммы основание диаграммы касательных усилий делят на участки, соответствующие углу оборота мотыля между двумя последовательными вспышками. Далее каждый участок делят на одинаковое число равных отрезков и нумеруют их. Ординаты кривой, соответствующие одним и тем же номерам точек, графически суммируют, в результате чего находят ординаты суммарной кривой касательных усилий. Соединив концы ординат, получим кривую одного участка. На остальных участках кривая будет повторяться.

Расчёт прочностных деталей двигателя:

Он состоит из расчётов деталей поршневой группы. В которой производится: - расчёт поршня D1=386.9мм и D2=386.9мм; -расчёт поршневого пальца. Также подробного расчёта коленчатого вала, выбора материала из которого его будут изготавливать, нахождение всех необходимых размеров и действующих на него сил. Также проводится расчёт первого и второго опасного положения, где находятся и сравниваются с допустимыми все опасные напряжения и моменты.

Список литературы

1. В.А. Стенин, А.Я. Альпин ² Проектирование судовых ДВС.² - Северодвинск 1998 г.

2. Б.И. Андросов ² Дизели морских судов² М.,, Транспорт² 1966 г.

3. Б.Л. Троицкий ² Основы проектирования СЭУ² Л.,, Судостроение¢ ¢ 1987 г.

4. В.А. Ванштейдт ² Судовые двигатели внутреннего сгорания² - Л.,, Судостроение¢ ¢ 1977 г.

5. В.А. Стенин ² СГЭО. Судовые дизели² - Северодвинск 2005 г.

⇐ Предыдущая123456

Поделиться: