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 кривошипно- шатунного механизма всех цилиндров, а так же опрокидывающие моменты.

Расчет уравновешенности ДВС:

Схема вала:

 

Рис. 6.1

 

Примем величину условной центробежной силы ;

Найдем углы развала мотылей  для всех цилиндров ДВС при положении мотыля первого цилиндра в ВМТ:

Рис. 6.2

 

№ цилиндра
1	0	3,5H	1	0	3,5H	0	10	3,5H	1	0	3,5H	0
2	0	2,5H	1	0	2,5Н	0	0	2,5H	1	0	2,5H	0
3	180	1,5H	-1	0	-1,5H	0	0	1,5H	1	0	1,5Н	0
4	180	0,5H	-1	0	-0,5Н	0	0	0,5H	1	0	0,5H	0
5	270	-0,5H	0	-1	0	-0,5Н	180	-0,5H	-1	0	0,5Н	0
6	90	-1,5Н	0	1	0	-1,5Н	180	-1,5Н	-1	0	1,5Н	0
7	90	-2,5Н	0	1	0	-2,5Н	180	-2,5Н	-1	0	2,5Н	0
8	270	-3,5H	0	-1	0	3,5Н	180	-3,5H	-1	0	3,5Н	0
			0	0	4Н	-1,5Н			0	0	16H	0

 

. Определение уравновешенности ДВС сведем в таблицу:

В таблице:

 - составляющая условной центробежной силы инерции первого порядка в вертикальной плоскости;

 - составляющая условной центробежной силы инерции первого порядка в горизонтальной плоскости;

 - момент сил инерции относительно центра тяжести в вертикальной плоскости;

 - момент сил инерции относительно центра тяжести в горизонтальной плоскости;

 - составляющая условной центробежной силы инерции второго порядка в вертикальной плоскости;

 - составляющая условной центробежной силы инерции второго порядка в горизонтальной плоскости;

 - момент сил инерции относительно центра тяжести в вертикальной плоскости;

 - момент сил инерции относительно центра тяжести в горизонтальной плоскости;

 

. ,

;

,

;

 

Положение вектора моментов на диаграмме мотылей относительно мотыля первого цилиндра, расположенного в ВМТ, определяется углом  из выражения:

 

, ;

. ,

; , ;

, ;

7. Определим неуравновешенные силы и моменты от системы сил вращающихся масс. Неуравновешенные силы и моменты сил инерции определяются при положении мотыля в верхней мертвой точке. Методика определения аналогична методике определения неуравновешенных сил и моментов инерции первого порядка.

 

№ цилиндра
1	0	3,5H	1	0	3,5H	0
2	0	2,5H	1	0	2,5Н	0
3	180	1,5H	-1	0	-1,5H	0
4	180	0,5H	-1	0	-0,5Н	0
5	270	-0,5H	0	-1	0	-0,5Н
6	90	-1,5Н	0	1	0	-1,5Н
7	90	-2,5Н	0	1	0	-2,5Н
8	270	-3,5H	0	-1	0	3,5Н
			0	0	4Н	-1,5Н

 

В таблице:

 - составляющая условной центробежной силы инерции первого порядка в вертикальной плоскости;

 - составляющая условной центробежной силы инерции первого порядка в горизонтальной плоскости;

 - неуравновешенный момент в вертикальной плоскости;

 - неуравновешенный момент в горизонтальной плоскости;

Максимально неуравновешенный момент равен:

 

,

;

 

Положение вектора моментов на диаграмме мотылей относительно мотыля первого цилиндра:

 

,

;

 

Расчет системы охлаждения

Подача насоса пресной воды определяется количеством теплоты , которую необходимо отвести от двигателя с водой в течение часа:

 

,

 

где  - коэффициент запаса подачи, ;

 - доля теплоты, отводимой пресной водой, по тепловому балансу двигателя, при охлаждении поршней и цилиндров, ;

 - теплоемкость пресной воды, ;

 - плотность пресной воды, ;

 - перепад температур, ;

 - низшая теплота сгорания рабочего топлива, ;

 - массовый расход охлаждающей воды, ,

 

;

;

 

Подача насосов забортной воды зависит от количества теплоты, отводимой от маслоохладителя , охладителя пресной воды  и охладителя наддувочного воздуха :

 

, ;

где  - доля теплоты отводимой от маслоохладителя, ;

 

,

 

где  - доля теплоты отводимой от охладителя пресной воды ;

 

;

,

 

где  - теплоемкость воздуха, ;

 - температурный перепад наддувочного воздуха, ;

,

где  - суммарный коэффициент избытка воздуха, для четырехтактного СОД ;

 - теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, ;

 

.

 

Подача насоса забортной воды равна:

 

,

 

где  - коэффициент запаса, учитывающий дополнительный расход забортной воды на охлаждение компрессоров, подшипников валопровода и теплообменных аппаратов, не учтенные в отводимой теплоте , ;  - теплоемкость забортной воды, ;  - перепад температур забортной воды, ;  - плотность забортной воды, ;

 

 

Площадь охлаждающей поверхности водо-водяного охладителя равна:

 

,

 

где  - коэффициент запаса на глушение трубок, ;

 - общий коэффициент теплопередачи от воды к воде, ;  - температурный напор:

 

,

 

здесь  и  - температуры охлаждаемой пресной воды на входе и выходе из охладителя, , ;  и  - температуры забортной воды на входе и выходе из охладителя, , ;

 

;

 

Объем расширительной цистерны равен:

 

,

;

 

Мощность насосов, обслуживающих системы ДУ: Насос пресной воды:

 

,

 

где  - подача насоса пресной воды;  - необходимый напор, для центробежного насоса ;  - общий КПД насоса, для центробежного насоса ;

 

;

 

) Насос забортной воды:

 

,

 

где  - подача насоса забортной воды;

 - необходимый напор, для центробежного насоса ;

 - общий КПД насоса, для центробежного насоса ;

 

Вывод

 

В результате работы над данным курсовым проектом был разработан судовой дизельный двигатель 8ЧН 27,5/36. Данный двигатель относится к СОД (частота вращения коленчатого вала 730 об/мин), имеет 8 цилиндров, расположение цилиндров - рядное. Он отвечает требованиям, указанным в учебном техническом задании: развивает необходимую мощность, что обеспечивает судну требуемую скорость. Спроектированный двигатель также имеет достаточно низкий удельный расход топлива - . Данное значение удельного расхода топлива ниже среднего для СОД, что говорит об экономичности двигателя. Кроме того, по сравнению с прототипом, разработанный дизель имеет несколько меньшие габариты по ширине (максимальная ширина 1296мм, у прототипа - 1360мм) и высоте (максимальная высота - 2196мм, у прототипа - 2860мм), что позволяет говорить о некотором выйгрыше в массе двигателя и, конечно же, о меньшей массе и стоимости исходных материалов, что, в свою очередь, приводит к снижению себестоимости двигателя.

Но тем не менее данный двигатель не пригоден для использования в качестве ГД на ледоколе. Для наиболее эффективного преодоления ледяных преград ледоколу необходим ВОД. Рассчитанный двигатель может быть использован в качестве вспомогательного, например для движения по безледному пространству, как двигатель использующий более дешевое топливо.

 

Список литературы

 

1. Стенин В.А., Альпин, «Проектирование судовых ДВС.», уч. пособ., Северодвинск, 1998.

. Стенин В.А. «Судовое главное энергетическое оборудование. Судовые дизели», уч. пособ. по курс. и дипл. проект., Северодвинск, 2003.

. Андросов Б.И., Кравцов А.И., Коншин И.А., «Дизели морских судов», атлас конструкций, М.: Транспорт, 1966.

. Ваншейдт В.А., «Судовые ДВС.», Л.: Судостроение, 1977.

. Овсяников М.К., «Судовые дизельные установки», Л.: Судостроение, 1986.