Курсовой по СДЭУ

КП. 190502.

000ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дат

Разраб.

Судовой дизель Пояснительная записка

Лит.

Лист

Листов

Провер

Реценз.

гр.

H. Контр.

Утверд.

1.Введение, назначение и область применения двигателя.

На основании полученного задания в качестве прототипа принимаем судовой дизель 4 ЧСП 18/26. (4NVD 26-2)

Двигатель 4ЧСП 18/26 (NVD26-2) – тихоходный четырехтактный нереверсивный двигатель. Используют его в качестве главного и вспомогательного двигателя на сейнерах и промысловых судах зарубежной и отечественной постройки.

Двигатель 4ЧСП 18/26 как судовой двигатель неперспективный, так как он не удовлетворяет многим требованиям, предъявляемым к судовым двигателям. Он построен на базе транспортного двигателя Д12. Двигатель 4ЧСП 18/26 не обеспечивает длительной работы (более 1 ч) на задний ход, частых и быстрых реверсов, выполнение аварийного ремонта в море, возможности длительной работы при перегрузке. Моторесурс этого двигателя 4NVD26-2 составляет 50000ч , а также большой шум в связи с жесткой работой дизеля мешает нормальному обслуживанию двигателя.

Согласно правилам регистра шум в машинном отделении не должен превышать 100 дб при частоте 800 гр. Двигатель 4ЧСП18/26 создает при работе 110-113 дб, что ухудшает условия его эксплуатации, особенно на малотоннажных рыбопромысловых судах, где нет дистанционного управления и мотористам приходится длительное время находиться около двигателя.

КП.190502.046.000П3

Лист

Изм

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

Техническая характеристика.

Число цилиндров ………………………………... 4

Номинальная мощность, кВт…………………… 78

Частота вращения, об/ мин …………………….. 10(600 об/мин)

Средняя скорость поршня, м / сек……………… 5,2

Степень сжатия …………………………………. 14,85

Ход поршня, мм………………………………….260

Диаметр цилиндра , мм………………………….180

Порядок работы цилиндров…………………….. 1-3-2-4

Среднее эффективное давление, МПа …………. 0,574

Максимальное давление сгорания , МПа……….5,7

Давление наддува,МПа…………………………..-----

Удельный расход топлива, г / кВт ч……………. 226(172)

Удельный расход масла , г/ э.л.с- ч ………………4,2(2,4)

Масса двигателя , кг …………………………….2500

Моторесурс , ч ………………………………….. 35000

КП.190502.046.000П3

Лист

Изм

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

3.Описание двигателя

.

Конструкция двигателя

Цилиндры двигателя расположены вертикально в один ряд. Все четыре

цилиндра объединены в блок, благодаря чему длина дизеля небольшая.

Крышка (головка) отлита из высококачественного специального чугуна и крепится 6 упругими шпильками .Впускной клапан имеет в крышке запрессованное седло , выпускной клапан размещен всъемном охлаждаемом водой корпусе с легкозаменяемым седлом.При работе на тяжелом топливе форсунка охлаждается маслом под давлением от автономной системы смазки ,а выпускной клапан имеет твердую наплавку (из стеллита) и поворотное устройство. Привод клапанов смазывается маслом под давлением, он расположен в маслонепроницаемом кожухе.

Картер служит остовом всего дизеля, он связывает между собой отдельные узлы и детали. Снаружи картера установлены вспомогательные агрегаты, необходимые для работы дизеля. Картер состоит из двух частей. Часть картера, на которой свер­ху установлен блок цилиндров, а снизу в коренных подшипни­ках подвешен коленчатый вал, называется верхним картером, Другая часть — нижним.

Верхний картер представляет собой сложную отливку короб­чатой формы с поперечными перегородками. Ко­ренные вкладыши изготовленные из стали и залитые свинцови­стой бронзой (70% меди и 30% свинца), образуют опору для коленчатого вала Верхние половины вкладышей установлены в пазах перегородок картера, а нижние расположены в подвесках. В верхнюю плоскость картера ввернуто 14 длинных анкерных шпилек для крепления блока вместе с головкой.

Нижний картер закрывает полость верхнего картера и несет на себе мелкие агрегаты. К нижнему картеру крепят водяной, масляный и топливоподкачивающий насосы. Внутри по дну картера проходит труба для откачки масла из отстойника масляным насосом.

Коленчатый вал откован из высококачественной мартеновской стали, с незакаленными шейками и уложен во взаимозаменяемых тонкослойных подшипниковых вкладышах .В осевом направлении вал фиксируется упорным или направляющим подшипником и снабжается встроенным демпфером крутильных колебаний. Имеет четыре колена расположенных попарно в двух плоскостях под углом 120⁰ один к другому, с четырьмя шатунными и пятью коренными пустотелыми шейками. В первую коренную шейку запрессован хвостовик. На шлицах хвостовика установлена свободно сидящая коническая шестерня, служащая для привода вспомогательных агрегатов и механизма распределения двигателя.

Шатун изготовлен из той же высококачественной стали что и коленчатый вал. Стержень шатуна имеет двутавровое сечение. В верхнюю головку его запрессована бронзовая втулка. Для смазки поршневого пальца в головке шатуна имеется шесть сквозных отверстий. У нижней головки разъем под углом 90 градусов . Мотылевый подшипник имеет взаимозаменяемые тонкослойные вкладыши.

Поршень — штампованный, из алюминиевого сплава .С 4 компрессионными и 2 маслосъёмными кольцами.Для работы на тяжолом топливе верхнее поршневое кольцо хромировано Харак­терная особенность его — небольшая длина и небольшой вес, а следовательно, и сила инерции.

КП.190502.046.000П3

Лист

Изм

Лист

№ Документа

Подпись

Дата

Поршневые кольца изготовлены из специального чугуна; четыре верхних кольца — компрессионные прямоугольные — покрыты пористым хромом, остальные два —маслосъемные кониче­ские.

Поршневой палец — плавающий, полый, стальной, цементи­рованный и закаленный в холодном состоянии, в бобышках поршня посажен с натягом. Перед постановкой поршневых паль­цев поршни подогревают в авиамасле до 100—120° С

Газорапределение В каждом цилиндре имеются два клапана: один пусковой и один выпускной. Одноименные клапаны расположены по одной оси вдоль двигателя и управляются своим распределительным валом.

Передача вращения от коленчатого вала к распределительным валам и всем агрегатам двигателя осуществляется при помощи вертикальных валиков и конических шестерен.

Распределительный вал- Распредвал изготовлен ковкой из углеродистой стали составным по длине из двух частей и опирается на подшипники скольжения , гнезда для которых расточены в станинах блок-картера , примерно, на половине высоте дизеля со стороны распределения. Совместно с подшипниками распредвал может быть демонтирован в сторону маховика.

КП.190502.046.000П3

Лист

Изм

Лист

№

Подп.

Дата

Системы двигателя.

Топливная система снабжена топливоподкачивающим насосом коловратного типа. Конструкция и работа его рассмотрены выше.

Топливный фильтр имеет фильтрующий элемент, состоящий из чередующихся войлочных пластин круглой формы и картонных или капроновых проставок.

Топливный насос блочный, четырёхплунжерный, золотникового типа.

Подачу топлива регулируют (концом активного хода плунжера) золотниковыми кромками отсечными окнами втулки.

Форсунка закрытого типа струйного распыливания. В рас­пылителе имеется семь распыливающих отверстий диаметром 0,25 мм. Затяжка пружин форсунки — 21 МП а (210 кгс/см²). Система охлаждения основана на действии пресной воды, которая, проходя через холодильники, охлаждается в свою очередь забортной водой. Насос внутренней (замкнутой) систе­мы охлаждения центробежный, насос внешней системы самовса­сывающий. Температура воды, входящей в двигатель, не ниже 55° С; выходящей из двигателя — не выше 95° С; рекомендуется 75—85° С. Температура воды автоматически поддерживается двумя термостатами, смонтированными в одной коробке.

Система смазки циркуляционная под давлением, с су­хим картером Масляный насос шестеренчатый, трехсекционный. Производи­тельность насоса при 1500 об/мин коленчатого вала 3960 л/ч. При такой производительности обеспечивается прохождение масла через систему 30—40 раз в 1 ч. Давление его после масляного фильтра 0,6—0,9 МПа (6—9 кгс/см²), а в распредели­тельных валиках —не менее 0,1 МПа (1 кгс/см²). Температура масла при входе в двигатель должна быть не ниже 40° С и не выше 80° С, при выходе из двигателя — не выше 95° С, рекомендуемая — 70—85° С.

Масляный фильтр ленточно-щелевой, с картон­ным элементом тонкой очистки. В корпусе фильтра, закрываемого крышкой, расположен центральный пустотелый стер­жень с Г-образной внутренней трубкой. На центральном стержне установлена внешняя секция грубой (щелевой) очистки состоящая из каркаса с гофрированной боковой поверхностью, на которую намотана специальная лента с выштампованными на ней выступами. Благодаря выступам между витками ленты образуются щели, для прохода масла. Внутри секции в дырчатом кожухе размещен сменный картонный пакет тонкой очистки.

Масло под давлением от масляного насоса поступает через подводящий штуцер в корпус снаружи омывает секцию.

Проходя через щели, образованные витками ленты, масло очищается и по впадинам поступает в полость между листками днища, а через отверстия втолки днища проходит внутрь центрального стержня.

Пройдя по центральному стержню, масло выходит из отверстия на противоположном его конце, поступает в канал и через штуцер направляется в масляную магистраль дизеля.

Часть масла (приблизительно 10—15%) проходит через от­верстия дырчатого кожуха, фильтруется в картонном пакете тонкой очистки и через канал поступает к трубке для отвода масла в картер. Наконечник трубки, закрепленный штуцером, ввернутым в фасонную гайку, имеет жиклер с отверстием диаметром 2 мм.

КП.190502.046.000П3

Лист

Изм

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

При нормальной работе фильтра перепад давлений (до и после фильтра) примерно 0,15 МПа (1,5 кгс/см²). В процессе пуска холодного дизеля или в случае засорения фильтра масло отжимает правый шарик перепускного клапана и попадает в полость между шариками, которая соединена с полостью. Таким образом в магистраль дизеля попадает нефильтрованное масло. Штуцер соединен с трубопроводом от ручного масло- подкачивающего насоса через радиальные отверстия в штуцер слева и справа от шарика масло по трубке подводится устройству для остановки дизеля при падении давления в главной магистрали.

Для безаварийного запуска двигателя до включения стартера необходимо прокачивать масло, т. е. создать давление в главной магистрали до 0,15—0,2 МПа

(1,5—2 кгс/см). Масло прокачивают ручным маслоподкачивающим насосом или насосом с приводом от электродвигателя.

Для смазки дизеля применяю масла по ГОСТ 1013-49 МС-14-зимой,МС-20 и МК-22-летом.

Система пуска устроена следующим образом. Двигатель пускают электрическим стартером или сжатым воздухом. Обе системы независимы одна от другой.

При пуске Двигателя электростартер обеспечивает частоту вращения вала 120—200 об/мин.

При пуске сжатым воздухом давление воздуха, поступающе­го в воздухораспределитель, должно быть не ниже 3 МПа (30 кгс/см²). Момент начала подачи воздуха в рабочий ци­линдр 6±3° до верхней мертвой точки по такту сжатия.

Реверс редуктор с фрикционной двухдисковой муфтой и зубчатым цилиндрическим редуктором. Передаточное число: на передний ход—1 :3,07, на задний ход— 1 : 2,96.

Непрерывная работа на задний ход допускается не более 1 ч. Для отбора мощности на привод различных судовых механизмов на дизеле может быть установлен вал отбора мощности.

Трубопровод впускной дизеля состоит из трех сообщающихся секций прямоугольно-овального сечения ,отлитых из чугуна и имеющих фланцевое соединение между собой. Две крайние секции рассчитаны на подвод воздуха к трем цилиндрам каждая , средняя секция - к двум цилиндрам .

Трубопровод выпускной служит для отвода отработавших газов. Он представляет собой составную круглую чугунную трубу с двойными стенками, в кольцевом пространстве которой циркулирует охлаждающая вода , поступающая через перепуски из крышек цилиндра к отверстиям.

КП.190502.046.000П3

Лист

Изм

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

5.Тепловой расчёт рабочего цикла двигателя.

5.1 Расчёт параметров наполнения рабочего цилиндра.

Определяем температуру воздуха после центробежного нагнетателя.

Тк = То =298 К (5.1)

Определяем температуру продувочного воздуха за холодильником.

Ts = То -холодильника нет (5.2)

Определяем температуру воздуха, поступающего в цилиндр, нагретого горячими

деталями.

Ts′ = Ts + ∆ T Принимаем ∆ T = 15

(5.3)

Ts′ = 298 +15 Ts′ = 313 К

Определяем температуру смеси свежего заряда с остаточными газами в начале сжатия.

Та = Ta = (5.4)

Ta = 330 К

Определяем давление воздуха перед впускными органами.

Ps =P₀ (5.5)

Ps = 0,1 МПа

Определяем давление воздуха в начале сжатия.

Ра = 0,9 · Ps Pa = 0,9 · 0,1 (5.6)

Pa = 0,09 МПа

Определяем коэффициент наполнения

= (5.7)

= 0.837

КП.190502.046.000П3

Лист

Изм

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

2. Расчёт параметров сжатия.

Уточняем средний показатель политропы.

= = +1 (5.8)

После уточнения =1,371

Определяем температуру конца сжатия

Тс = Та Тс = 325 · 14,85 (5.9)

Тс = 898 К

Определяем давление в конце сжатия

Рс = Ра · Рс = 0,095 ·14,85 (5.10)

Рс = 3,637 МПа

5.3 Определяем количество молей воздуха, необходимого для сгорания одного кг. топлива.

Определяем теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг. топлива.

L = L = (5.11)

L = 0,493

Определяем действительное количество воздуха

L = L · α L = 0,493 · 2 (5.12)

L = 0,986

5.4 Расчёт параметров процесса сгорания

Определим количество молей продуктов сгорания одного кг топлива

(5.13)

1,017

КП.190502.046.000П3

Лист

Изм

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

Определим теоретического коэффициента молекулярного изменения

= (5.14)

1,031

Определим действительный коэффициент молекулярного изменения

1,03 (5.15)

Определяем давление конца сгорания

(5.16)

Принимаем 5,7 МПа 1,567

Определяем среднею мольную изохорную теплоёмкость воздуха в конце сжатии

С′ С′ (5.17)

21,545

Определяем среднею мольную изохорную теплоёмкость продуктов сгорания при максимальной температуре сгорания

C" C" (5.18)

Определяем среднею мольную изобарную теплоёмкость продуктов сгорания при максимальной температуре сгорания

С" С"

(5.19)

Определяем низшую рабочую теплотворную способность топлива по формуле Менделеева

Qн = 33900·С+103000· Н-10900·(О-S) Qн = 33900 · 0,87 +103000 · 0,124-10900·0,002 (5.20)

Qн = 42243,2

КП.190502.046.000П3

Лист

Изм

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата