KP_SGEO_Dizelya

СЕВМАШВТУЗ= П ∙ ВП ∙ Р ∙ К

относительную скорость:

= ∙

,

где

– коэффициент продольной полноты судна.

=

,

где

– коэффициент полноты мидель-шпангоута.

где

– коэффициент

вертикальной полноты судна.

= 1 − 3,5 ∙ (1

− ) ,

где

– коэффициент полноты КВЛ. =

,

Расчет эффективной

мощности главных двигателей. Мощность на

= 0,98 ∙

фланцах главных двигателей или агрегатов отличается от мощности,

подводимой к движителям, на величину потерь в валопроводе и передаче.

Эти потери оцениваются КПД валопровода

ВП

и передачи

П

. Значения КПД

Nе k

NR

СЕВМАШВТУЗМалооборотные ДВС (МОД), как правило, используются в установках

Таблица 3 Значения КПД

КПД валопровода

0,95 0,99

КПД зубчатой одноступенчатой передачи

0,98 0,99

КПД зубчатой двухступенчатой передачи

0,96 0,97

КПД гидротрансформатора заднего хода

0,65 0,70

КПД гидротрансформатора переднего хода

0,85 0,92

КПД гидродинамической муфты

0,97 0,98

КПД электродинамической муфты

0,96 0,97

КПД электропередачи на постоянном токе

0,84 0,88

КПД электропередачи на переменном токе

0,88 0,93

КПД гребного винта

0,30 0,75

Коэффициент влияния корпуса

0,95 1,20

По таблице 14, представленной в приложении, подбираются дизельные

двигатели с мощностью немного большей или равной эффективной

мощности главного двигателя

ГД.

7. Габаритный расчёт дизеля

• для двухтактных крейцкопфных МОД

=

∙

∙

(по прототипу);

(см.таблицу 4) – расстояние между

где – число цилиндров

= [ ∙ +

(1,5

÷ 2,4)] ∙

,

осями, выраженное в количестве диаметров цилиндра (по прототипу).

Таблица 4 Значения коэффициента

для различных типов двигателей

Тип двигателя

Четырёхтактные МОД

1,6...1,8

Четырёхтактные СОД и ВОД

1,2...1,4

Двухтактные МОД

1,6...2,5

Двухтактные СОД и ВОД

1,4...1,6

СЕВМАШВТУЗ

По частоте вращения коленчатого вала дизеля

делятся на три группы:

• Малооборотные двигатели (МОД) –

;

• Среднеоборотные двигатели (СОД) –

;

100 < ≤ 350

350 <

≤ 750

• Высокооборотные двигатели (ВОД) –

.

Ширина двигателя на

фундаментальной раме:

750 <

≤ 2500

где

– коэффициент, равный 2,3 ÷

2,6 для МОД и 2,1 ÷ 2,4 для СОД и ВОД;

=

∙

,

– ход поршня двигателя (по прототипу).

СЕВМАШВТУЗГД

Высота двигателя от оси коленчатого вала до крайней верхней точки:

где

– коэффициент, равный 4,6 ÷=5,0

∙для,

тронковых ДВС и 5,0 ÷ 6,0 для

крейцкопфных.

Высота двигателя от оси коленчатого вала до крайней нижней точки:

где

2,00.

– коэффициент, равный 1,25 ÷=

∙ ,

Общая высота двигателя:

Д

через удельную массу

(по

Массу двигателя

можно

определить

=

+ .

Д

прототипу или по таблице 5):

=

Д ∙

Д

ГД .Таблица 5 Удельная масса двигателя

Тип ДВС

, кг/кВт

Двухтактные крейцкопфные МОД

Д40...60

Двухтактные тронковые МОД

27...34

Двух- и четырёхтактные СОД

10...20

Двух- и четырёхтактные ВОД

3,50...6,25

После принятия

ДУ

= (2,0 ÷ 2,5)

∙

Д

Зная массу двигателя , можно определить и массу установки:

решения о размере двигателя следует оценить

ожидаемое значение среднего эффективного давления Рe (МПа) по формуле

[2]:

=

4 ∙ 60 ∙

, МПа

где

ГД – эффективная

1000 ∙

∙

∙

∙

∙

∙

мощность главного двигателя, кВт;

двухтактного двигателя.

СЕВМАШВТУЗРасчёт процесса наполнения заключается в определении значений этих

Полученное значение

сравнивается со значениями средних

= 1 −

576 ∙ ∙

∙ , МПа

принять

= 0,13 ÷ 0,35 МПа. Для двигателей без наддува принимается =

0,098 МПа

Для определения

необходимо знать среднюю скорость

поршня и

скорости

поступающего

заряда

через живые сечения

клапана.

определяется по следующей формуле: ∙

найдём, м/с

А скорость поступающего заряда воздуха=

по формуле:

30

где – площадь поршня;

=

∙

=

∙

,

– площадь сечения полностью открытых впускных клапанов.

Величину

=

найдём из таблицы 6.

Таблица 6 Значения коэффициента

Тип двигателя

Быстроходные

4,5 ÷ 6,0

Средней быстроходности

6,0 ÷ 9,0

Тихоходные

9,0 ÷ 12,0

Наибольшая скорость протекания свежего заряда через выпускной

СЕВМАШВТУЗ

клапан:

= 1,57 ∙

Коэффициент остаточных газов для четырёхтактных двигателей без

=

+ ∆

∙

наддува определяется по формуле:

= + ∆ + ∙

четырёхтактных с наддувом:

Для расчёта двухтактных двигателей∙и

−

СЕВМАШВТУЗ

Повышение температуры воздуха

в∙

следствие нагрева его внутри

−

двигателя составляет по опытным

данным для дизелей 10 ÷ 20 °С, причём для

∆

четырёхтактных без наддува 15 ÷ 20 °С, а для двухтактных и четырёхтактных

с наддувом 5 ÷ 10 °С.

В случае расчёта четырёхтактных двигателей с наддувом и

двухтактных двигателей должно быть учтено повышение температуры заряда

∆

вследствие сжатия в нагнетательном или продувочном насосе:

∆

=

∙

1

, К

где

– показатель политропы сжатия в нагнетателе или насосе;

= 0,1013 МПа – атмосферное давление.

Величина показателя политропы сжатия

для поршневых насосов 1,4

÷ 1,6; для ротационных нагнетателей 1,5 ÷ 1,7; для центробежных

нагнетателей 1,7 ÷ 2,0.

Температура воздуха перед входом в цилиндр:

охл

температуры

в

охл

где

∆

– падение

=

+ ∆

− ∆

охл

выбирается таким образом, чтобы

двигателей с наддувом). При этом

•

=

+ ∆ + ∙

для двухтактных двигателей и

=

+ ∆ ;

Коэффициент степени сжатия

может быть определён по таблице 7

1 +

СЕВМАШВТУЗ

(см. также п.3.4).

Таблица 7 Коэффициент степени сжатия

Тип двигателя

Тихоходные

12 ÷ 14

Средней быстроходности

12 ÷ 15

Быстроходные

13 ÷ 18

Быстроходные с наддувом

11 ÷ 13

получение абсолютной температуры заряда в конце процесса сжатия

≥

(750 ÷ 800) К.

Значение температуры

остаточных газов приведены в таблице 8.

Таблица 8 Значение температуры остаточных газов

Тип двигателя

, К

Двухтактные тихоходные

523 ÷ 623

Двухтактные быстроходные

623 ÷ 823

Четырёхтактные тихоходные

623 ÷ 723

Четырёхтактные быстроходные

723 ÷ 873

По опытным данным

0,103 ÷ 0,123 МПа. Меньшие значения

относятся к тихоходным

дизелям, большие – к быстроходным.

=

н =

∙

∙

∙

1

;

н

=

∙ ∙ ∙

1

;

•

для четырёхтактного

двигателя с наддувом:

− 1

1 +

=

н

∙ ∙ ∙

1

∙ (1 − ) ,

•

для двухтактных

двигателей с наддувом и без:

− 1

1 +

СЕВМАШВТУЗ= ∙

где

– доля хода поршня,

потерянного на продувку.

− 1

1 +

Обычно расчёт ведут по одному и тому же значению как для сжатия,

так и для расширения, хотя в ряде случаев

. Расчёт цикла производят

по моменту закрытия окон на ходе сжатия.

При этом условии принимают:

≠

•

для поперечной и петлевой продувки – = 0,16 ÷ 0,25;

•

поперечной усложнённой –

П

= 0,24 ÷ 0,32;

•

прямоточно-клапанной –

П

= 0,08 ÷ 0,13;

•

прямоточно-щелевой –

= 0,12 ÷ 0,20 (где индекс «П» относится к

продувочным, а «В» – к выпускным окнам).

8.2

Процесссжатия

Основными параметрами, определяющими процесс сжатия, являются:

– давление начала сжатия;

– температура начала сжатия;

– степень сжатия;

– показатель политропы сжатия;

– температура конца сжатия;

– давление конца сжатия.

Так как процесс сжатия политропный, то величины, характеризующие

начало и окончание его, связаны уравнениями:

показатель политропы

.

По таблице 9 выбирается

= ∙

Таблица 9 Показатель политропы

Тип двигателей

Быстроходные дизели

1,38 ÷ 1,42

Тихоходные дизели

1,34 ÷ 1,37

Важнейшей характеристикой топлива служит низшая теплота сгорания

СЕВМАШВТУЗ

топлива – количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг

топлива. Она зависит от элементарного состава топлива (см. таблицу 10).

В таблице 10 представлен элементарный состав жидких топлив,

применяемых в ДВС.

Таблица 10 Количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива.

Составляющие топлива

Содержание %

Углерод

84 ÷ 87

Водород

11 ÷ 15

Кислород

0,1 ÷ 2,5

Сера

0,01 ÷ 4,00

где

Низшую

теплоту

сгорания жидкого

топлива можно определить по

– низшая

= 33,9 ∙ + 103 ∙

− 10,9 ∙ (

−

) − 2,5 ∙

формуле Д.И. Менделеева [4]:

теплота сгорания рабочего топлива, МДж/кг;

,

, ,

и

- массовые доли углерода, водорода, кислорода, серы и

воды в топливе.

Прежде

всего

необходимо

определить

количество

воздуха,

=

1

∙

+

−

теоретически необходимого для сгорания 1 кг топлива:

воздуха, поступившего в цилиндр, к количеству

Отношение количества0,21

32

32

воздуха, теоретически необходимому, называется коэффициентом избытка

воздуха при горении и обозначается .

Действительное количество воздуха определяется по формуле:

где

–

коэффициент

избытка

воздуха равный

отношению

количества

=

∙