ФГБОУ ВО «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМ. АДМ. С.О. МАКАРОВА»

КАФЕДРА ТЕОРИИ И КОНСТРУКЦИИ СУДОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Теория судовых ДВС»

(26.03.02)

Тема: Судовой четырехтактный двигатель 6 ЧН 21/31

Выполнил: Чернов Н. Е.

студент группы СМ-31

Проверил: профессор д.т.н.

Гаврилов В.В.

Санкт-Петербург

2023

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

1.АНАЛИЗ ДВИГАТЕЛЯ-ПРОТОТИПА 5

1.1 Анализ параметров и показателей двигателя прототипа 5

1.2 Описание особенностей конструкции дизеля-прототипа 5

1.3 Задачи проекта 8

2. Расчет рабочего цикла двигателя 9

2.1 Выбор и обоснование основных данных расчета рабочего цикла двигателя 9

2.2 Расчет рабочего цикла двигателя 9

2.3 Расчет и построение индикаторной диаграммы 20

2.4 Исследование влияния максимального давления цикла на параметры и показатели рабочего цикла двигателя при неизменных степени сжатия и мощности. 22

2.5 Выводы по разделу 25

3. СИЛОВОЙ АНАЛИЗ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА ДВИГАТЕЛЯ 25

3.1 Цель силового анализа двигателя 25

3.2 Методика расчета 25

3.3 Исходные данные расчета 26

3.4 Результаты расчета сил в КШМ двигателя 28

3.5 Расчет степени неравномерности вращения коленчатого вала двигателя 32

3.6 Выводы по разделу 33

4. Описание спроектированного двигателя 34

4.1 Основная техническая характеристика спроектированного двигателя 34

4.2 Параметры цикла спроектированного двигателя 35

4.3 Особенности конструкции спроектированного двигателя 37

4.4 Выводы по разделу 37

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 38

ПРИЛОЖЕНИЕ А 39

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 41

ПРИЛОЖЕНИЕ В 42

РЕФЕРАТ

Расчетно-пояснительная записка содержит 48 страниц машинописного текста, 12 рисунков, 5 таблиц, список использованных источников, состоящий из 5 наименований»);

ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ГРАЖДАНСКИХ СУДОВ, ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С НАДДУВОМ, РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДИЗЕЛЯ, ИНДИКАТОРНАЯ ДИАГРАММА, СИЛОВОЙ АНАЛИЗ ДВИГАТЕЛЯ, НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ВРАЩЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА, КОНСТРУКЦИЯ ДИЗЕЛЯ, ЧЕРТЕЖ ДИЗЕЛЯ.

В работе спроектирован двигатель на основе прототипа 6ЧН21/31 со сниженным расходом топлива и сниженной температурной напряженностью двигателя. В проекте использованы рабочие программы для расчета рабочего цикла ДВС и расчета усилий КШМ. Построены индикаторная диаграмма двигателя и графики зависимости сил в механизме от угла поворота коленчатого вала. В результате проекта рассчитаны параметры рабочего цикла проектируемого двигателя.

Введение

В связи с серьезной проблемой рационального использования топливных ресурсов и охраны окружающей среды растет необходимость повышения топливной экономичности и улучшения экологических показателей двигателей. Также достаточно серьезным вопросом является ужесточения требований к надежности техники.

По вышеописанным причинам, цель данного курсового проекта состоит в форсировании по среднему эффективному давлению двигателя 6ЧН21/21 с его последующей модернизацией, целью которой является снижение удельного эффективного расхода топлива. При этом стоит необходимость в обеспечении высокого уровня надежности и улучшение экологических показателей двигателя.

1.Анализ двигателя-прототипа

1.1 Анализ параметров и показателей двигателя прототипа

Двигатель 6ЧН21/31 с мощностью 1290 кВт при 1000 мин^-1 является среднеоборотным двигателем, с относительно современной конструкцией и небольшим расходом топлива. Данные по характеристикам двигателя предоставлены кафедрой ТиК СДВС и представлены в приложении А. В курсовом проекте стоит задача дефорсировать двигатель. Для этого необходимо скорректировать следующие параметры рабочего цикла двигателя-прототипа:

• среднее эффективное давление ;

• давление наддува ;

• удельный эффективный расход топлива ;

• максимальное давление ;

• степень сжатия ;

• степень повышения давления ;

• коэффициент избытка воздуха для сгорания ;

• коэффициенты использования теплоты в цикле и ;

• максимальная температура цикла

1.2 Описание особенностей конструкции дизеля-прототипа

Блок-картер

Остов двигателя – литой чугунный блок-картер, который выполняется с шестью отсеками по числу цилиндров.

Снизу к блок-картеру в постелях коренных подшипников, задний из которых является упорным, подвешивается коленчатый вал. Постели коренных подшипников образуются приливами в поперечных перегородках блок -картера и подвесками из чугуна.

Каждая подвеска крепится шпильками к блок-картеру и соединяется с ним стяжными болтами.

Втулки цилиндров охлаждаются жидкостью, поступающей из центрального водяного канала через сверления, выполненные против каждого цилиндра.

В данном двигателе отсутствует фундаментная рама – это двигатель с подвесным коленчатым валом. Из-за этого появляются дополнительные элементы: подвеска и поддон для сбора масла.

Плюс такой конструкции заключается в меньшей массе и габаритах двигателя.

Минус состоит в том, что у двигателя менее жесткий остов.

Втулка цилиндра

Втулки цилиндров, изготавливаемые из легированного чугуна, "мокрого" типа устанавливаются в расточки блок -картера. Верхним уплотняющим буртом втулка притирается к поверхности блока и прижимается к блоку крышкой цилиндра через прокладку уплотнения газового стыка. Втулки цилиндров охлаждаются жидкостью, поступающей из центрального водяного канала через сверления, выполненные против каждого цилиндра. Нижний пояс втулки цилиндров от просачивания воды в картер дизеля уплотняется резиновыми кольцами 8 круглого сечения, устанавливаемыми в канавки на втулке.

Крышка цилиндра

Крышка цилиндра отливается из специального чугуна и имеет два днища – тонкое огневое профилированное днище и силовое днище для восприятия нагрузок давления сгорания. В крышке выполнены впускные и выпускные каналы, расположенные по разные стороны и водяная полость для циркуляции охлаждающей жидкости. Просверленные каналы обеспечивают поступление охлаждающей жидкости к перемычкам между седлами клапанов. Днище крышки выполнено с цилиндрической выточкой для посадки на бурт втулки и является частью камеры сгорания. Днище крышки выполнено с четырьмя гнездами, в которые запрессованы цилиндрические седла из стали 30Х13: два для впускных клапанов и два для выпускных клапанов.

Коленчатый вал

Коленчатый вал дизеля штампованный из хромоникелевой стали с азотированными шейками. На переднем конце коленчатого вала устанавливается силиконовый демпфер , на заднем – полумуфта отбора мощности.

Поршень

Поршень литой из высококремнистого алюминиевого сплава с тремя компрессионными и двумя маслосъемными кольцами. Компрессионные кольца из высокопрочного чугуна, хромированные. Компрессионное кольцо и маслосъемные кольца и из легированного чугуна. Маслосъемное кольцо коробчатого сечения с пружинным экспандером, а кольцо скребкового типа. Все кольца с покрытием наружной поверхности тонким слоем олова. При движении поршня вниз масло снимается кольцами с зеркала цилиндровой втулки и стекает по маслоотводящим каналам в картер двигателя.

В днище поршня размещается камера сгорания и углубления для впускных и выпускных клапанов. Поршень с шатуном соединяется пальцем, осевое перемещение которого в поршне ограничивается стопорными кольцами. Поршневой палец "плавающего типа", полый из легированной стали.

Шатун

Шатун — из высококачественной легированной стали, стержень шатуна двутаврового сечения. В поршневую головку запрессовывается бронзовая втулка с канавкой на внутренней поверхности для смазки и подвода масла на охлаждение днища поршня через сопло в верхней головке шатуна.

Бронзовая втулка дополнительно стопорится заглушкой. Съемная крышка кривошипной головки шатуна крепится к стержню шатунными болтами. Разъем кривошипной головки с зубчатой нарезкой. В постель кривошипной головки шатуна устанавливаются стальные вкладыши и из биметаллической ленты. С целью лучшей приработки рабочая поверхность вкладыша покрывается слоем приработочного покрытия.

Положение вкладышей в шатуне фиксируется штифтами. Шатунные вкладыши смазываются маслом, поступающим по сверлениям в коленчатом валу. Через отверстия во вкладыше масло подается в масляные каналы стержня к верхней головке шатуна.

Вал распределительный

Вал распределительный сборный, состоит из двух распределительных валов для привода клапанных механизмов I-III и IV-VI цилиндров. При сборке валы соединяются призонными болтами с последующей шплинтовкой гаек. Опорные шейки вала цементируются и калятся.