МУ КП по СДВС 2009

80

МИНИСТЕРСТВО АГРАРНОЙ ПОЛИТИКИ УКРАИНЫ

Керченский государственный морской

технологический университет

Морской факультет

Кафедра судовых энергетических установок

РАСЧЕТ СУДОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Методические указания к курсовому проектированию

по дисциплине «Судовые двигатели внутреннего сгорания и их эксплуатация»

для студентов направления 6.070104 «Морской и речной транспорт»

специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок»

дневной и заочной форм обучения

Керчь – 2009 г.

УДК 629.431

Расчет судового двигателя внутреннего сгорания: Методические указания к курсовому проектированию / А.Н. Горбенко – Керчь: КГМТУ, 2009г. – 80 с.

Составитель: Горбенко А.Н., к.т.н., доцент кафедры СЭУ КГМТУ.

Рецензенты: Конюков В.Л., к.т.н., доцент кафедры СЭУ КГМТУ;

Яковлев А.В., судовой механик по ДВС 1 разряда.

Методические указания содержат материалы, необходимые студентам направления 6.070104 «Морской и речной транспорт» специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок» дневной и заочной форм обучения для выполнения курсового проекта по дисциплине «Судовые двигатели внутреннего сгорания и их эксплуатация».

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры судовых энергетических установок КГМТУ,

протокол №1 от 01.09.2009г.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к утверждению на заседании методической комиссии морского факультета КГМТУ,

протокол №1 от 02.10.2009г.

Методические указания утверждены на заседании Методического совета КГМТУ,

протокол №2 от 25.12.2009г.

© Керченский государственный морской технологический университет

.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ ДЛЯ РАСЧЕТОВ ДИНАМИКИ И ПРОЧНОСТИ ДВС

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ВОПРОСОВ, ВЫНОСИМЫХ НА ЗАЩИТУ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

1. Конструкция ДВС (остов, поршень, шатун, коленчатый вал, крышка цилиндра, механизм газораспределения и пр.). Типичные конструктивные решения в ВОД, СОД и МОД.

2. Системы, обслуживающие ДВС: топливная система, системы смазки (циркуляционной и лубрикаторной), система охлаждения (контуры пресной и забортной воды), система пускового сжатого воздуха. Схемы, контролируемые параметры, их типичные значения.

3. Принципиальные схемы газовоздушного тракта четырех- и двухтактных ДВС.

4. Рабочий цикл четырех- и двухтактных ДВС: пояснение процессов, происходящих в ДВС с использованием индикаторных диаграмм (свернутой и развернутой) и круговой диаграммы газораспределения и указанием моментов открытия и закрытия клапанов и окон.

5. Процессы газообмена в четырех- и двухтактных ДВС: процессы наполнения, продувки и выпуска, их параметры, схемы продувки цилиндра, факторы, влияющие на них.

6. Процесс сжатия: назначение, характер теплообмена, степень сжатия и ее влияние на ДВС.

7. Топливо для судовых ДВС: состав, физико-химические свойства топлива, требования, сорта, особенности применение тяжелых сортов топлива, сернистая коррозия.

8. Конструкции и работа топливной аппаратуры: ТНВД (золотникового и клапанного типов), форсунок.

9. Процесс подачи и впрыскивания топлива: совместная работа ТНВД, нагнетательного клапана и форсунки; начало и конец (отсечка) впрыска топлива; цикловая подача, угол опережения и давление впрыска топлива – понятие, регулировка и влияние на рабочий процесс ДВС.

10. Смесеобразование в дизелях. Типы камер сгорания, их достоинства и недостатки. Влияние различных факторов на качество смесеобразования.

11. Процесс сгорания топлива: динамика процесса сгорания, коэффициент избытка воздуха для сгорания (его смысл и необходимость), состав продуктов сгорания и выпускных газов ДВС.

12. Процесс расширения: назначение, характер теплообмена, догорание топлива, потери теплоты.

13. Индикаторные и эффективные показатели ДВС: среднее индикаторное давление, удельный эффективный расход топлива и др. Механические потери в ДВС. Уравнения эффективной мощности через среднее эффективное давление, цикловую подачу топлива, крутящий момент.

14. Тепловой баланс ДВС. Виды тепловых потерь, их характеристика и способы утилизации.

15. Экологические характеристики ДВС: токсичные газы, дымность, вибрация и шум.

16. Наддув судовых ДВС. Механический, газотурбинный и комбинированный способы наддува. Импульсная и изобарная системы наддува. Особенности наддува четырех- и двухтактных ДВС.

17. Механическая и тепловая напряженность ДВС: понятия и критерии (показатели) напряженности. Ограничительные характеристики ДВС (понятие, графики).

18. Внешние характеристики ДВС: понятие, графики.

19. Винтовые характеристики ДВС: понятие, графики.

20. Нагрузочные характеристики ДВС: понятие, графики.

21. Статическая и динамическая регулировка ДВС: механизма газораспределения, топливной аппаратуры, камеры сжатия, лубрикаторов. Обеспечение равномерной нагрузки по цилиндрам.

22. Типовой порядок пуска и остановки судового ДВС.

23. Динамика ДВС: Кинематика КШМ, динамическая модель КШМ, силы в КШМ, крутящие моменты на коленчатом валу, неравномерность вращения вала ДВС, назначение и работа маховика, нагрузки на подшипники коленчатого вала.

24. Прочность деталей ДВС.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Самсонов В.И., Худов Н.И. Двигатели внутреннего сгорания морских судов. Учебник для вузов. - М.: Транспорт, 1990. - 368 с.

2. Возницкий И.В., Михеев Е.Г. Судовые дизели и их эксплуатация. - М.: Транспорт, 1990. - 360 с.

3. Лебедев О.Н., Сомов В.А., Калашников С.А. Двигатели внутреннего сгорания речных судов. - М.: Транспорт, 1990. - 328 с.

4. Грицай Л.Л. Справочник судового механика (в двух томах). - М.: Транспорт, 1974.

5. Камкин С.В., Возницкий И.В., Шмелев В.П. Эксплуатация судовых дизелей. - М.: Транспорт, 1990. - 344 с.

6. Овсянников М.К., Петухов В.А. Дизели в пропульсивном комплексе морских судов: Справочник. – Л.: Судостроение, 1987. – 256 с.

7. Правила технической эксплуатации морских и речных судов. Нормативный документ морского транспорта Украины.

8. Правила классификации и постройки морских судов. Том 2. – М: Транспорт, 1990. – 531 с.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Цели и задачи проекта……………………………………………………….	3
2. Содержание и объем проекта………………………………………………..	3
2.1. Расчетно-пояснительная записка……………………………………….	3
2.2. Графическая часть проекта……………………………………………..	4
2.3. Некоторые элементы оформления проекта……………………………	4
3. Тепловой расчет рабочего цикла……………………………………………	6
3.1. Исходные данные………………………………………………………..	7
3.2. Расчет процесса наполнения……………………………………………	9
3.3. Расчет процесса сжатия…………………………………………………	11
3.4. Расчет процесса сгорания……………………………………………….	12
3.5. Расчет процесса расширения……………………………………………	15
3.6. Индикаторные и эффективные показатели двигателя………………...	16
3.7. Расчет параметров воздушного компрессора и газовой турбины……	18
3.8. Определение основных размеров двигателя…………………………..	20
3.9. Построение индикаторной диаграммы………………………………...	22
4. Расчет динамики двигателя………………………………………………….	27
4.1. Динамическая модель кривошипно-шатунного механизма………….	28
4.2. Расчет сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме…….	31
4.3. Расчет набегающих и суммарного моментов на коренных шейках коленчатого вала………………………………………………………...	34
4.4. Неравномерность вращения коленчатого вала. Расчет маховика.	37
4.5. Расчет и построение векторных диаграмм нагрузок на шейки и подшипники коленчатого вала…………………………………………	40
5. Ориентировочный расчет на прочность основных элементов конструкции двигателя…………………………………………………...	46
5.1. Расчет поршневой группы………………………………………………	46
5.1.1. Расчет поршня……………………………………………………...	46
5.1.2. Расчет поршневого кольца………………………………………...	50
5.1.3. Расчет поршневого пальца………………………………………...	51
5.2. Расчет шатуна……………………………………………………………	53
5.2.1. Расчет поршневой головки шатуна……………………………….	53
5.2.2. Расчет стержня шатуна…………………………………………….	56
5.2.3. Расчет кривошипной головки шатуна…………………………….	58
5.2.4. Расчет шатунных болтов…………………………………………..	59
5.3. Расчет коленчатого вала………………………………………………...	60
5.3.1. Расчет на статическую прочность………………………………...	60
5.3.2. Расчет на усталостную прочность………………………………...	64
5.4. Расчет цилиндровой втулки…………………………………………….	67
5.5. Расчет крышки цилиндра……………………………………………….	69
Приложение А. Справочные таблицы для расчетов динамики и прочности ДВС ………………………………………………………………	71
Приложение Б. Перечень основных вопросов, выносимых на защиту курсового проекта …………………………………………………………...	77
Список литературы…………………………………………………………..	78

© Горбенко Александр Николаевич, доцент, кандидат технических наук

Расчет судового двигателя внутреннего сгорания: Методические указания к курсовому проектированию

Тираж ____ экз. Подписано к печати _______________

Заказ № _______. Объем 4,7 п.л.

Издательство: «Керченский государственный морской технологический университет»

98309, г. Керчь, ул. Орджоникидзе 82.