Министерство образования и науки Украины

Одесский национальный морской университет

Кафедра «Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация»

Судовые двигатели внутреннего сгорания и их эксплуатация

Методические указания по выполнению курсового проекта

Специальности: 6.090500 «Судовые энергетические установки и

оборудование»

6.100300 «Эксплуатация судовых энергетических

установок»

Одесса - 2007

Методические указания разработаны доктором технических наук Ивановским Валерием Георгиевичем – профессором, заведующим кафедрой «Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация» Одесского национального морского университета, кандидатами технических наук Черемисиным Владимиром Ильичем, Варбанцем Романом Анатольевичем – доцентами той же кафедры и Олевинским Евгением Борисовичем – старшим преподавателем той же кафедры в соответствии с учебным планом

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой СЭУ и ТЭ ОНМУ 18 мая 2007 г. (протокол № 18)

Введение

Курсовой проект имеет своей целью закрепление теоретических сведе­ний, полученных студентами при изучении курса Судовых ДВС. При выпол­нении курсового проекта студент должен научиться самостоятельно оцени­вать различные параметры, характеризующие работу дизеля, и усвоить кон­кретные пути проектирования двигателя.

Выполнение проекта дизеля невозможно без четкого и ясного пони­мания материала теоретического курса и конструкции дизеля.

Курсовой проект, состоящий из расчетно-пояснительной записки и графической части, выполняется в следующем объеме:

1. Расчет рабочего цикла дизеля (конструктивный или поверочный); построение индикаторной диаграммы;

2. Динамический расчет с построением диаграмм нормальных, касательных и радиальных уси­лий;

3. Расчет газообмена дизеля;

4. Расчет на прочность коленчатого вала дизеля;

5. Основные правила техники безопасности при конструировании и обслуживании дизеля.

Графическая часть состоит из одного листа попереч­ного разреза дизеля на формате А1. Чертеж выполняется в соответствия с ГОСТ и в заданном масштабе. Записка должна содержать обоснования и необходимые расчеты по проектируемому дизелю. Изложение записки должно быть технически грамотным, четким и сжатым. Выбор ис­ходных данных для расчета параметров должен быть обоснован ссылками на источники. Записку по расчёту следует оформлять в той же последователь­ности, в какой изложена методика. Указываются порядковый номер пункта и его наименование, после чего приводится расчётная формула с последующей записью цифровых значений параметров, входящих в неё. Записка выполня­ется на листах формата А4, причем текст пишется на одной стороне. Записка обязательно бро­шюруется.

Исходными данными в задании на курсовой проект в зависимости от вида расчета рабочего цикла являются:

1. Прототип двигателя;

2. Диаметр цилиндра и ход поршня;

3. Частота вращения коленчатого вала;

4. Сорт топлива;

5. Максимальное давление сгорания;

6. Давление наддувочного воздуха;

7. Температура окружающей среды;

8. Число цилиндров;

9. Средняя скорость поршня;

10. Отношение хода поршня к диаметру цилиндра.

В списке литературы, приведенном в конце указаний, даны как учеб­ники по курсу судовых двигателей внутреннего сгорания и их эксплуатации, так и книги, содержащие описание конструкций и характеристик дизелей, необходимых для расчетов.

1. Методика расчета рабочего цикла дизеля

Цель расчета рабочего цикла – определение основных параметров рабочего процесса дизеля.

Расчетный цикл базируется на относительно простом, но достаточно точном методе теплового расчета В.И.Гриневецкого – Е.К.Мазинга, разработанном в 1907 году в МВТУ им. Баумана, который позволяет определить расчетные значения параметров рабочего тела в характерных точках цикла, энергетические и экономические показатели работы двигателя.

Расчетный цикл представляет собой совокупность пяти последовательно протекающих процессов: наполнение, сжатие, сгорание топлива, сгорание-расширение и выпуск. Основные расчетные формулы для каждого из перечисленных процессов получаются совместным решением уравнения состояния идеального газа, уравнений баланса энергии и массы. Процесс выпуска и его влияние на процесс наполнения в рамках данного метода расчета не рассматриваются.

Расчет рабочего цикла заканчивается определением индикаторных показателей двигателя кроме мощности. Эффективные и геометрические характеристики двигателя от расчетного цикла не зависят. В этом заключается один из главных качественных недостатков метода В.И.Гриневецкого – Е.К.Мазинга, а именно, отсутствие зависимости между параметрами рабочего цикла и скоростью поршня.

Графическое изображение расчетного цикла в рабочих координатах (рис. 1.1) называется диаграммой расчетного цикла. На этой диаграмме не отображаются процессы газообмена (на диаграмме четырехтактного двигателя отсутствуют такты газообмена, а на диаграмме двухтактного двигателя - «хвостовая» часть).

Рис. 1.1. Диаграмма расчетного цикла

Обозначения на рисунке

- рабочий объем цилиндра;

- объем камеры сгорания (камеры сжатия);

- объем цилиндра в конце видимого сгорания;

- объем цилиндра в начале сжатия (в конце расширения);

- давление в цилиндре в начале сжатия;

- давление в цилиндре в конце сжатия;

- максимальное давление в цилиндре (давление сгорания);

- давление в цилиндре в конце расширения.

Для двухтактных дизелей введены следующие понятия

- потерянная доля хода поршня на процессы газообмена из-за наличия продувочных (выпускных) окон;

- потерянная часть хода поршня на процессы газообмена.

Эти же понятия можно рассматривать применительно к объему