Расчет ДВС PIELSTICK 7S26MC

 

 

 

 

 

 

2.Отношение располагаемых и теоретически необходимых время-сечений:

    

   

Величины лежат в пределах допустимого

 

Расчет  энергетического баланса системы  наддува

 

Выбираем одноступенчатый наддув.

1.Коэффициент потерь давления в газовоздушном тракте:

- в фильтре компрессора       

- в воздухоохладителе      

- при продувке цилиндра      

- в выпускном трубопроводе     

- в выпускном трубопроводе  после турбины   

2.Степень повышения давления в компрессоре:

3.Давление газов за турбиной:

4.Степень снижения давления газов в турбине:

5.Часовой расход топлива:

6.Расход воздуха на двигатель:

где L₀ = 14.3 кг/кг – необходимое количество воздуха на сгорание 1 кг топлива.

 

7.Расход газов через турбины:

8.Средняя температура газов за фазу свободного выпуска:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.Cредняя мольная теплоемкость газов за фазу свободного выпуска:

 

 

где   a = 2      Т_d = 927,6K      

 

10.Средняя мольная теплоемкость газов за фазу принужденного выпуска:

 

 

где      Т_н = 538K

        

 

11.Средняя мольная теплоемкость воздуха за фазу принужденного выпуска:

 

 

12.Количество воздуха, вытекающего из цилиндра за фазу принужденного выпуска:

13.Количество отработавших газов, вытекающих из цилиндра при принужденном выпуске:

14.Средняя температура газов перед турбиной:

 

 

 

15.Адиабатная работа сжатия 1 кг воздуха в компрессоре:

 

 

       где                R=287

 

16.Располагаемая работа газов перед турбиной:

 

 

 

17.Адиабатный КПД компрессора:

    

 

18.КПД турбины:

    

 

 

 

 

 

 

 

19.Коэффициент импульсивности:

  

 

20.Мощность требуемая для привода компрессора:

          

 

21.Располагаемая мощность газовой турбины:

    

 

     Вывод:  Баланс мощности между турбиной и компрессором обеспечен так как N_T>N_k

 

Расчет  динамики и уравновешенности.

Исходные данные

Основные параметры:

-диаметр цилиндра:

-ход поршня:

-диаметр рамовой шейки: 

-диаметр мотылевой шейки:

-диаметр головного подшипника:

-длина мотылевого подшипника:

-длина головного подшипника:

-длина рамового подшипника:

-длина шатуна:

-межосевое расстояние цилиндров:

-толщина щеки коленвала:

 

Среднее индикаторное давление цикла:

 

Частота вращения коленвала:

 

Порядок работы цилиндров:1-7-3-5-4-6-2-8

 

 

Определение масс движущихся деталей.

 

Масса шатуна с головками:

 

Масса поршня со штоком:

 

Масса крейцкопфа:

 

Масса элементов коленвала:

-мотылевой шейки  

-рамовой шейки      

-щеки кривошипа   

 

Расстояние от оси коленвала  до центра тяжести щеки:

Расстояние от центра тяжести шатуна до оси мотылевой шейки отнесенное к длине шатуна:

Масса частей шатуна:

-поступательно движущейся части:

-вращательно движущейся части:

 

Общая масса поступательно движущихся частей:

Приведенная к радиусу кривошипа  масса вращающихся деталей цилиндра:

Удельные массы:

-поступательно движущихся частей:

-вращательно движущихся частей:

-вращающейся части шатуна:

 

 

Расчет  сил динамики.

Поправка профессора Брикса:

Отношение радиуса кривошипа к  длине шатуна:

 

 

 

 

 

 

Угловая скорость вращения коленвала:

Силы инерции поступательно  движущихся частей:

-в ВМТ: Pj =-m_sRw² (1+λ)10ˉ² = 7,757 МПа

-в НМТ: Pj =ms R w² (1- λ)10ˉ² = 4,364 МПа

-ордината EF: EF = 3 m_s λ R w² 10ˉ² = 5,1 МПа

 

Сила веса поступательно движущихся частей, отнесенные к единице площади  поршня:

 

Угол заклинки кривошипов:

 

Строим индикаторную диаграмму, диаграмму  профессора Брикса и диаграмму Толле. Диаграмму профессора Брикса разбиваем на равномерное число участков с шагом 10 и снимаем для каждого положения коленчатого вала:

- Давление газов 

- Силу 

Определяем движущую силу , величины нормальной N, радиальной R и касательной Т сил в первом цилиндре с выбранным шагом:

 

Результаты представлены в таблице.

Определяем среднее касательное  усилие:

где    F=10694 мм - площадь под кривой на первом периоде ее изменения;

          l =360 мм – длина оси абсцисс на периоде изменения силы ;

          - масштаб оси ординат.

 

Индикаторная мощность двигателя  по данным расчета динамики:

Расхождение расчетных значений:

    Вывод: Расчет  сил динамики выполнен верно так как 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет  степени неравномерности вращения коленвала.

 

Моменты инерции элементов коленвала:

-мотылевой шейки с вращающейся  массой шатуна

 J_R = (М_мш + М_шR) R² = 1

-щеки коленвала

 

-рамовой шейки

  где   - радиус рамовой шейки;

Суммарный момент инерции вращающихся  частей:

Площадь наибольшей площадки над или  под кривой: от линии :

Площадь под линией на длине :

Масштабы осей диаграммы суммарных  касательных усилий для расчета  работы:

-Оси ординат:

-Оси абсцисс:

Масштаб площади для расчета  работы:

 

Степень неравномерности вращения коленвала:

 

Степень неравномерности вращения коленвала, найденная через отношение площадей под кривой :

Вывод: Двигатель является уравновешенным так как  δ = 0 входит в диапазон допустимых значений

 

Анализ  уравновешенности двигателя.

1.Величины сил инерции:

-центробежных:

-поступательно движущихся масс 1 порядка:

-поступательно движущихся масс 2 порядка:

2.Масштаб сил инерции:

3.Строим схемы кривошипов 1 и  2 порядка, а так же многоугольники сил инерции.

4.Величины моментов от сил  инерции цилиндров относительно  плоскости отсчета:

-моменты от центробежных сил:

 

 

 

 

5.Масштаб моментов от сил  инерции при построении силовых  многоугольников моментов:

6.Усиление от максимальной суммарной касательной силы , определяющей нагрузку на фундамент:

7.Максимальное значение крутящего  момента двигателя:

8.Увеличение нагрузки на фундамент  двигателя из-за неуравновешенных моментов от сил инерции (по сравнению с максимальным опрокидывающим моментом):

- момента центробежных сил не  происходит.

-максимального момента от сил  инерции I порядка не происходит.

- максимального момента от сил  инерции II порядка:

Вывод: По результатам  выполненного расчета и графической  оценки уравновешенности видно, что  двигатель от сил инерции первого, второго порядков, центробежных сил  уравновешен. А также от момента сил первого порядка и момента центробежных сил. От моментов сил инерции второго порядка двигатель не уравновешан. При неуравновешенном моменте увеличивается нагрузка на фундамент двигателя. [ ] = 1,2 - 1,6 [4]

 

 

 

 

 

 

 

Расчет  на прочность основных деталей ДВС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

 

 

 

1. Расчеты судовых дизелей. Методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию.
2. Ваншейдт В.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Л.-Судостроение 1977 – 390с
3. Ваншейдт В.А. Конструирование и расчеты прочности судовых дизелей. Л.- Судостроение. 1969 – 639 с.
4. Лебедев О.Н., Сомов В.А. и др. Двигатели внутреннего сгорания речных судов. М.- Транспорт 1990 – 327 с.
5. Самсонов В.И., Худов Н.И. Двигатели внутреннего сгорания морских судов. М.- Транспорт. 1990 – 420 с.
6. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. М.-Высшая школа. 2003 – 495 с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цель поверочного теплового  расчета

 

Под поверочным тепловым расчётом главного двигателя понимают поверочный тепловой расчёт рабочего процесса ДВС, что представляет собой систему вычислений, преимущественно термодинамических, позволяющих установить ожидаемые мощности и экономические показатели работы двигателя. Поэтому, основной целью поверочного расчёта при дипломном проектировании является ознакомление с характером протекающих процессов в цилиндрах двигателя и с определяющими их параметрами. Требуется найти ожидаемую мощность двигателя для номинального режима по его заданным размерам и осуществить этот расчёт по методическому пособию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод

 

В результате проведенных расчетов двигатель с судна прототипа  по расхождению требуемой по условиям задания и полученной в результате расчёта значений мощности не выходит за допустимые рамки. Поэтому ГД марки VD26AL-1 является приемлемым двигателем для проектируемого судна.

 

 

В данном разделе проведен расчет основных рабочих параметров ГД и  установлено их соответствие паспортным параметрам двигателя на номинальном режиме работы. В соответствии с проведенным расчетом получены следующие технико-экономические показатели двигателя на номинальном режиме работы:

- эффективная мощность	Ne = 900 кВт
- среднее эффективное давление	Ре = 1,66 МПа
- эффективный КПД	ηе = 0,43
- удельный эффективный расход  топлива	ge = 0,210 кг/кВтч
- индикаторная мощность	Ni = 2406 кВт
- среднее индикаторное давление	Рi = 1,80 МПа
- индикаторный КПД	ηi = 0,40
- давление наддува	Ps = 0,300 МПа

Расхождение полученных данных и паспортных характеристик не превышает 2,5%, что гарантирует относительную точность расчета.