Литература по Механике и для Механиков / Литература / Стенин
.pdf
РК max = ∑ pK |
π |
D2 |
; |
(158) |
||||
|
4 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Р |
К max |
= 3,92 |
106 |
|
3,14 0,32 |
= 0,28МН |
||
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9. Касательное усилие от впереди расположенных цилиндров:
РКП = РК max − РК ; |
(159) |
РКП = 0,28 −0,173 = 0,107MН |
|
10. Крутящий момент от касательной силы Ркп: |
|
МКР.П = РКП R = 0,107 0,21 = 0,0224MН м |
|
МКР.П = 0,107 0,21 = 0,0224MН м; |
(160) |
11. Крутящий момент от касательной силы одного цилиндра:
МКР.1 = Р2К R ;
МКР.1 = 0,173 106 0,21 = 0,018MН м 2
12. Напряжения кручения от моментов Мкр 1 и Мкр п:
σКР.1 = 2МКР.1 ; WИЗ
σКР.П = 2МКР.П ; WИЗ
(161)
(162)
(163)
σКР.1 = |
0,018 106 |
|
= 9,8МН / м |
2 |
||
2 0,00093 |
|
|||||
|
|
|
|
|||
σКР.П = |
|
0,0224 |
|
|
=12МН / м2 |
|
|
2 0,00093 |
|||||
|
|
|
|
|||
13. Суммарное напряжение кручения:
σКР =σКР.1 +σКР.П ; |
(164) |
σКР = 9,8 +12 = 21,9МН / м2
14. Эквивалентное напряжение в шатунной шейке:
σ = |
σИЗ2 +4 σКР2 |
; |
(165) |
|
|
= 92,7МН / м2 |
|
σ = |
81,82 +4 21,82 |
||
|
|
|
231 |
92,7МН / м2 ≤120МН / м2
Расчет щеки
15. Изгибающий момент на широкой стороне щеки:
МИЗ.Ш = Р2Р а2 ;
МИЗ.Ш = 0,749 106 0,24 = 0,007MН м 2
16. Напряжение изгиба на широкой стороне щеки:
σИЗ.Ш = МИЗ.Ш ;
WШ
σИЗ.Ш = 0,007 106 = 7,6MН / м2 0,00092
17. Напряжение изгиба на узкой стороне щеки:
σИЗ.УЗ = МИЗ.УЗ = РК max R ; WУЗ WУЗ
σИЗ.УЗ = 0,28 0,21 =84MН / м2 0,002
18. Напряжение сжатия силой Рр/2:
σСЖ = 2РtР h ;
σСЖ = |
0,749 106 |
=10,9MН / м2 |
|
2 0,12 0,386 |
|||
|
|
19.Суммарное напряжение:
σ =σИЗ.Ш +σИЗ.УЗ +σСЖ ;
σ = 7,6 +84 +10,6 =102,2MН / м2
20.Момент, скручивающий щеку:
МКР = Р2К а2 ;
МКР = 0,173 106 0,24 = 0,02MН м 2
232
(166)
(167)
(168)
(169)
(170)
(171)
21. Момент сопротивления кручению на середине широкой стороны щеки:
WШ = |
2 |
t2 h ; |
(172) |
|
9 |
|
|
WШ = |
2 |
0,122 0,286 |
= 0,00092 |
|
9 |
|
|
22. Касательное напряжение на середине широкой стороны щеки:
σКР.Ш = |
МКР ; |
|
|
|
|
|
(173) |
|||
|
|
|
|
WШ |
|
|
|
|
|
|
σКР.Ш = |
0,02 106 |
= 21,7MН / м |
2 |
|
|
|||||
0,00092 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
23. Напряжение кручения на середине узкой стороны щеки: |
||||||||||
σ |
КР.УЗ |
= |
МКР = |
9 МКР |
; |
|
|
(174) |
||
|
|
|
W |
2 t h2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
УЗ |
|
|
|
|
|
|
σКР.УЗ = |
9 0,02 106 |
= 9,2MН / м2 |
|
|||||||
2 0,12 0,2862 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
24. Равнодействующее напряжение на середине широкой |
||||||||||
стороны щеки: |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
; |
|
|||||
σШ = |
|
(σИЗ.Ш +σСЖ )2 |
+4 (σКР.УЗ )2 |
(175) |
||||||
σШ = 
(7,6 +10,9)2 +4 (21,7)2 = 47,3MН / м2
25. Равнодействующее напряжение на середине узкой стороны щеки:
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
σУЗ = |
|
(σИЗ.УЗ +σСЖ )2 +4 (σКР.УЗ )2 |
(176) |
|||||
|
|
|
|
|
= 96,7MН / м2 |
|
||
σУЗ = |
|
(84 +10,9)2 +4 (9,2)2 |
|
|||||
|
|
|
|
Расчет рамовой шейки |
|
|||
26. Изгибающий момент силы Рк: |
|
|||||||
МИЗ.1 |
= |
|
РК lР |
; |
(177) |
|||
4 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||
233
МИЗ.1 = 0,173 106 0,192 = 0,008MН м 4
27. Изгибающий момент силы Рр:
МИЗ.2 |
= |
РР lР |
; |
(178) |
|
4 |
|||||
|
|
|
|
МИЗ.2 = 0,749 106 0,192 = 0,036MН мм 4
28. Равнодействующий изгибающий момент:
МИЗ = 
(МИЗ.1 )2 +(МИЗ.2 )2 ;
МИЗ = 
(0,008)2 +(0,036)2 = 0,037MН м
29. Напряжение изгиба:
σИЗ = МИЗ ; WИЗ
σИЗ = 0,037 106 = 37,3МН / м2 0,00099
30. Момент, скручивающий рамовую шейку:
МКР = РК R;
МКР = 0б173 106 0,21 = 0,036МН м
31. Напряжение кручения:
σКР = |
МКР |
|
; |
|
|
|
|
|
|
||
|
2 WИЗ |
|
|
||
σКР = |
0,036 |
106 |
=18МН / м |
2 |
|
2 0,00099 |
|
||||
|
|
|
|||
32. Суммарное напряжение в рамовой шейке:
σ= 
σИЗ2 +4 σКР2 ;
σ= 
37,32 +4 182 = 52,1МН / м2 ; 52,1МН / м2 ≤120МН / м2
(179)
(180)
(181)
(182)
(183)
234
6. Определение уравновешенности ДВС
Под внешней неуравновешенностью ДВС понимается наличие в нем периодических сил или моментов сил, передающихся на фундамент. Причиной внешней неуравновешенности ДВС являются силы инерции приведенных поступательно движущихся масс и неуравновешенных вращающихся масс КШМ всех цилиндров, а так же опрокидывающие моменты.
Рис.13. Схема коленчатого вала шестицилиндрового ДВС.
Примем величину условной центробежной силы Ру=1Н. Найдем углы развала мотылей α для всех цилиндров ДВС при
положении мотыля первого цилиндра в ВМТ и определение уравновешенности ДВС сведем в таблицу П13.
235
Расчет уравновешенности ДВС начинается с построения в произвольном масштабе схема вала (рис.13), определяется центр тяжести ДВС и расстояния от центра тяжести до осей всех цилиндров:
Обозначим условно массу одного цилиндра за 1. Координату центра масс X можно определить из уравнения:
1 0 +1 H +1 2H +1 3H +1 4H +1 5H = 6X ; |
(184) |
X = 2,5 Н
Величина условной центробежной силы принимается Ру=1 Н. Находятся углы развала мотылей ϕ для всех цилиндров ДВС при
положении мотыля первого цилиндра в ВМТ:
Рис.14. Схема мотылей I порядка.
Рис.15. Схема мотылей II порядка.
236
Таблица П13. Проверка уравновешенности ДВС.
Проверкауравновешенностидвигателя.
Определение сил имоментовот системы сил инерции1-го порядкапоступательно движущихсямасс.
№ |
ϕ0 |
|
PИ1В = РУ cosϕ |
PИ1Г = РУ sin ϕ |
M1В |
= Р |
h cosϕ |
M1Г |
= Р h sin ϕ |
цилиндр |
h |
||||||||
а |
|
|
|
|
И |
У |
И |
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
2,5 |
1,000 |
0,000 |
|
|
2,500 |
|
0,000 |
2 |
240 |
1,5 |
-0,500 |
-0,866 |
|
|
-0,750 |
|
-1,299 |
3 |
120 |
0,5 |
-0,500 |
0,866 |
|
|
-0,250 |
|
0,433 |
4 |
120 |
-0,5 |
-0,500 |
0,866 |
|
|
0,250 |
|
-0,433 |
5 |
240 |
-1,5 |
-0,500 |
-0,866 |
|
|
0,750 |
|
1,299 |
6 |
360 |
-2,5 |
1,000 |
0,000 |
|
|
-2,500 |
|
0,000 |
|
|
|
∑ PИ1В |
∑PИ1Г |
∑МИ1В |
|
|
|
|
|
|
|
∑МИ1Г |
|
|
|
0,000 |
0,000 |
0,000 |
|
|
|
|
|
0,000 |
||
|
|
|
РИ1 ,max = (∑РИ1В )2 +(∑РИ1Г )2 |
МИ1 ,max |
= |
|
(∑МИ1В )2 +(∑МИ1Г )2 |
||||||
|
|
|
|
0,00 |
|
|
∑M И1В |
0,00 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
tgϕ1 |
= |
= |
0 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
1Г |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
∑M И |
|
|
|
|
||
|
Таблица П14.Определение сил и моментов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Определение сил имоментовот системы сил инерции2-го порядкапоступательно движущихсямасс. |
||||||||||||
№ |
2ϕ0 |
|
PИ2В =РУ cosϕ |
PИ2Г =РУ sin ϕ |
M И2В = РУ h cosϕ |
|
M И2Г |
= РУ h sin ϕ |
|||||
цилиндр |
h |
|
|||||||||||
а |
|
|
1,000 |
|
2,500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
2,5 |
0,000 |
|
|
|
|
|
|
0,000 |
|||
2 |
120 |
1,5 |
-0,500 |
0,866 |
-0,750 |
|
|
|
|
|
1,299 |
||
3 |
240 |
0,5 |
-0,500 |
-0,866 |
-0,250 |
|
|
|
|
|
-0,433 |
||
4 |
240 |
-0,5 |
-0,500 |
-0,866 |
0,250 |
|
|
|
|
|
|
0,433 |
|
5 |
120 |
-1,5 |
-0,500 |
0,866 |
0,750 |
|
|
|
|
|
|
-1,299 |
|
6 |
360 |
-2,5 |
1,000 |
0,000 |
-2,500 |
|
|
|
|
|
0,000 |
||
|
|
|
∑PИ2В |
∑PИ2 Г |
∑МИ2В |
|
|
|
|
|
|
|
∑МИ2 Г |
|
|
|
0,000 |
0,000 |
0,000 |
|
|
|
|
|
|
0,000 |
|
|
|
|
РИ2 ,max = (∑РИ2В )2 +(∑РИ2Г )2 |
М2 |
|
= |
( |
М |
2В )2 |
+( |
М2Г )2 |
||
|
|
|
|
|
И,max |
|
∑ |
|
И |
∑ |
И |
|
|
|
|
|
|
0,00 |
|
∑M И1В |
|
0,00 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
tgϕ2 = |
= |
|
0 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
1Г |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
∑M И |
|
|
|
|
|
||
В таблицах П13 и П14:
-составляющая условной центробежной силы инерции первого порядка в вертикальной плоскости
Р1В = Р |
у |
сosϕ ; |
(185) |
И |
|
|
|
-составляющая условной центробежной силы инерции первого |
|||
порядка в горизонтальной плоскости; |
|
||
Р1Г = Р |
у |
sinϕ; |
(186) |
И |
|
|
|
-момент сил инерции относительно центра тяжести в вертикальной плоскости;
237
МИ2 |
,max = |
|
|
(∑МИ2В )2 +(∑МИ2 Г )2 |
= |
||
= |
02 +02 |
= 0Н м |
(196) |
||||
tgϕ |
|
= |
∑ |
М2В |
(197) |
||
2 |
|
|
|
И . |
|||
|
|
∑ |
МИ2 Г |
|
|||
Определим неуравновешенные силы и моменты от системы сил вращающихся масс. Неуравновешенные силы и моменты сил инерции определяются при положении мотыля в ВМТ. Методика определения аналогична методике определения неуравновешенных сил и моментов инерции первого порядка.
Таблица П15. Определение неуравновешенности.
Определение неуравновешенностисил имоментовот системы сил вращающихся масс.
№ |
ϕ0 |
|
PВ = Р cosϕ |
PГ |
= Р sin ϕ |
M В =PВ h =Р |
h cosϕ |
|
M Г =PГ h =Р h sin ϕ |
|||||||
цилиндр |
h |
|
||||||||||||||
а |
|
|
Ц |
У |
Ц |
У |
Ц Ц |
|
У |
|
|
|
Ц Ц |
У |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
2,5 |
|
1,000 |
|
0,000 |
|
2,500 |
|
|
|
|
0,000 |
|||
2 |
240 |
1,5 |
|
-0,500 |
|
-0,866 |
-0,750 |
|
|
|
|
-1,299 |
||||
3 |
120 |
0,5 |
|
-0,500 |
|
0,866 |
-0,250 |
|
|
|
|
0,433 |
||||
4 |
120 |
-0,5 |
|
-0,500 |
|
0,866 |
|
0,250 |
|
|
|
|
-0,433 |
|||
5 |
240 |
-1,5 |
|
-0,500 |
|
-0,866 |
|
0,750 |
|
|
|
|
1,299 |
|||
6 |
360 |
-2,5 |
|
1,000 |
|
0,000 |
-2,500 |
|
|
|
|
0,000 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∑ М ЦВ |
|
|
∑М ЦГ |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,000 |
|
|
|
|
0,000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МЦ,max = |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(∑МЦВ )2 |
+(∑МЦГ )2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tgϕ2 |
= |
∑ M ЦВ |
|
0 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 = |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∑ M Ц |
|
|
|
||
В таблице П15:
-составляющая условной центробежной силы инерции первого порядка в вертикальной плоскости;
РВ = Р |
у |
сosϕ ; |
(198) |
Ц |
|
|
-составляющая условной центробежной силы инерции первого порядка в горизонтальной плоскости;
РГ = Р |
у |
sinϕ ; |
(199) |
Ц |
|
|
239
-момент сил инерции относительно центра тяжести в
вертикальной плоскости; |
|
|||
МЦВ = РЦВ h ; |
(200) |
|||
-момент сил инерции относительно центра тяжести в |
||||
горизонтальной плоскости; |
|
|||
М Г |
= РГ h ; |
(201) |
||
Ц |
Ц |
|
||
Максимально неуравновешенный момент |
|
|||
|
|
|||
МЦ,max = |
(∑МЦВ )2 +(∑МЦГ )2 |
; |
(202) |
|
МЦ,max = 
02 +02 = 0Н м
Положение вектора моментов на диаграмме мотылей относительно мотыля первого цилиндра:
∑М В
tgϕЦ = Ц . (203)
∑МЦГ
7.Разработка принципиальной схемы топливной системы
Назначение топливной системы состоит в подаче топлива к главным и вспомогательным двигателям и к вспомогательным котлам, а также в приеме и хранении топлива, его подогреве, очистке и отводе отстоев в цистерны грязного топлива. В установках, с малооборотными двигателями, топливо используется также для охлаждения форсунок.
Подача топлива на судно производится посредством насосов, установленных на берегу или на специальном судне-раздатчике. Топливо поступает по гибким шлангам к приемной втулке, расположенной на палубе, а затем идет через фильтр грубой очистки (сетчатый или щелевой), задерживающий частицы более 50 мм по трубопроводу в междудонные отсеки и в поперечную цистерну (диптанк).
240