Прототип двигателя 8Ч 33/48(8NVD 36)

R - радиус кривошипа (м) по данным теплового расчёта, R =0,240м

I - длина участка диаграммы I - VII = 9 см

ц0- угол за кривошипа = 90°

а = 0,042м

определяется масштаб заштрихованной площади диаграммы

С = а * к

к - масштаб сил по ординате т.е. количество кгс/см2 приходящихся на 1см по вертикали. Так как на 1кгс/см2 приходится 2мм по вертикали, то на 1см приходится 5 таких долей. Следовательно к = 5кгс/см2

с = 0,042 * 5 = 0,209кгс/см2

Определяется избыточная работа

А = f *F *С кГм

F - площадь поршня =962см2 (из динамического расчёта)

А = 6.9 * 962 * 0,209 = 1380.9 кГм

Подсчитывается маховый момент маховика

n - частота вращения дизеля 1620об/мин

д - степень неравномерности вращения

д = 1/20 ч 1/40 для главных дизелей с непосредственной передачей на винт принимаю д = 1 / 30

GD2=3600895.9 кГм2

Средний диаметр обода маховика D по рекомендациям должен составлять 2-3 хода поршня

D = ( 2 ч 3 )S = 480мм

Принимаю: D = 3*S = 2 * 480 = 1440мм = 1,44 м

Активный ( приведенный ) вес маховика

G = 895.9/1,442 = 432.1 кг

Вес обода маховика Gоб = ( 0,7 - 0,9 )G

Принимаю: Gоб = 0,80 * 432.1 = 345.7кг

Полный вес маховика Gм = (1,4 ч 1,6 )Gоб

Принимаю Gм = 1,50 * 345.7 = 518.5кг

Размер обода определяется из выражения

Gоб = а * в * п *D *с

а - ширина обода (м)

в - толщина обода (м)

П * D - длина окружности (м)

С - плотность материала маховика (кг/м3)

Задаваясь величиной ширины (а) или толщины (в) обода по прототипу, можно определить размеры обода

Принимаю материал-чугун с = 7800кг/м3

а = 0,13м

м

наружный диаметр обода.

Dн = D + b/2 + b/2 = 1.44+0,11 = 1.55 м

Для предупреждения опасных напряжений в маховике от действия центробежных сил необходимо проверить окружную скорость на поверхности обода. Окружная скорость V не должна превышать величины, указанной в справочной литературе для стальных и чугунных маховиков.

сравните наружный диаметр и вес спроектированного маховика с прототипом . Разница не должна превышать ±30%

Таблица 3

	Проект	Прототип
Dн	1.55	1.28
Gм	518.5	600

Вывод: разница наружнего диаметра и вес проектируемого маховика не превысила допуски.

5. Конструктивный расчёт поршня

5.1 Общее положение по конструктивному расчету деталей.

Методика конструктивных расчетов любой детали состоит в следующем:

1. Выполняется упрощенный эскиз рассчитываемой детали.

2. По данным литературы или прототипа выбирается материал рассчитываемой детали.

3. По эмпирическим отношениям в справочной литературе или по данным прототипа определяют конструктивные размеры детали.

4. Определяются силы и моменты, действующие на деталь( величина, характер и направление) Все детали двигателя обычно рассчитываются исходя из большего давления Рz с учетом, в некоторых случаях, сил инерции.

5. По расчетным формулам согласно эскизу детали, производят проверочный расчет , т.е. полученное напряжение сравнивают с допустимыми для данного материала.

При расчете деталей может оказаться, что напряжение в них превышает допустимое.

В этом случае прочные размеры должны быть увеличены. После чего необходимо в новь повторить проверочный расчет.

Если полученные напряжения окажутся менее допустимых более чем на 50% , то необходимо уменьшить размеры рассчитываемой детали и опять пересчитать.

5.2 Расчет поршня дизеля

Прежде чем приступить к расчету поршня проектируемого дизеля проектант должен располагать информацией о величине толщины донышка поршня прототипа и материале изготовления.

Прототип: 8NVD-48;толщина донышка поршня д = 40 мм

2.2.1.Расчет поршня сводится проверке донышка поршня на прочность и проверке на удельное давление тронка и бобышек. Охлаждаемые поршни проверяются на тепловое напряжение. Соболенко А.Н., СимашовP.P. Судовые энергетические установки. Дипломное проектирование. Часть 2- М; Моркнига, 2015г. 425с.Выбор материала изготовления, определение конструктивныхразмеров и действующих на поршень усилий.

Для изготовления поршня выбираем материал из таблицы

Материал марки АЛ-1

2.2.2. Составляется эскиз поршня и по эмпирическим соотношениям ( или по прототипу ) определяются его конструктивные размеры.

Принимаю в см:

д = 4см; Lт = 33см ;S = 2 см; d = 10 см; I = 18 см; L = 65 см; L1 = 19 см;

с = 6 см; I1 = 16 см; D = 34 см

Действующие усилия и возникающие напряжения.

На элементы поршня действуют следующие усилия:

1. Равномерно - распределенное усилие Рz на всю площадь донышка. Это усилие представляется в виде сосредоточенной силы.в результате которой донышко работает и проверяется на изгиб

2. Сосредоточенные усилия Pz / 2 на внутренней поверхности бобышек.

3. Нормальное усилие Рnна поверхность тронка. Т.к. усилие Pz и Pn действуют на соответствующие поверхности , то эти поверхности проверяются на удельное давление.

Проверка на удельное давление позволяет судить об ограничении износа трущихся поверхностей. Если удельное рабочее давление превосходит допустимое то возможно выдавливание масла, в следствии чего происходит повышенный износ и нагрев деталей, вызывающих повреждение рабочих поверхностей.



Рисунок 4 Расчётная схема порщня

2.2.3. Проверочный расчет донышка поршня.

Проверка толщины д вогнутого донышка поршня производится по формуле2

кгс/см2 ?

где Pz - максимальное давление цикла;

Рz = 63,1 кгс/см2 (из теплового расчета)

D - диаметр цилиндра, из теплового расчета D = 33 см;

д - толщина донышка, из теплового расчета д = 4 см

- допустимое напряжение на изгиб

принимаю = 500 -1000 кгс/см2

Используя формулу ( 2.) кгс/см2 ? [500-1000] кг/кгс2

Проверка длины тронка на удельное давление.

Проверка длины тронка на удельное давление осуществляется по формуле

кгс/см2

где К1 - удельное давление кгс/см2

Рn(max) - наибольшая нормальная сила, прижимающая поршень к стенке цилиндра, возникающая при разложении силы РD

Рn(max) принимается из таблицы в зависимости от величины Двигатели внутреннего сгорания. В 3 книгах. Книга 2. Динамика и конструирование / Под ред. ЛуканинаВ.Н., Шатрова М.Г. - М.: Высшая школа, 2010. - 400 с. ISBN 978-5-06-006118-5, 978-5-06-006120-8.с 153 л.

Принимаем Таблица 2

ЗависимостьРn(max) от величины л.

л	Рn(max)
1/5,5	0,07Pz
1/5	0,08Pz
ј,5	0,09Pz
ј	1Pz
1/3,5	0,11Pz

Pz - сила максимального давления газов , кгс

Pz = кгс

Pn (max) = 0,1·PZPn (max) = 0,1· 52206.3=5220.6 кгс/см2

Принимаю: К = 4 - 7 кгс/см2К1 = кгс/см2 ? [ 4 - 7 ]

Таким образом, при принятой длине тронкаLт удельное давление не превышает допустимое.

2.2.4. Расчет бобышек.

Расчет бобышек сводится к проверке размеров их диаметра d и длины I на удельное давление по формулеВозницкий И.В., Пунда А.С. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2. - С.-П.: Моркнига, 2008. - 470с. ISBN:9785903080380. с 1

K2 = кгс/см2 ? [К2]

Допускаемое удельное давление [К2 ] принимаем в зависимости от вида соединения пальца и поршня, а также материала поршня по справочным данным

Вид соединений пальца- плавающий. Материал поршня - алюмин. сплав

[К2]= 300К2 = = 145 кгс/см2 ? [300]

Принятые размеры бобышекdи Iне превышает допустимое удельное давление.

2.2.5. Проверка толщины донышка охлаждаемого поршня на тепловые напряжения.

у = (у из + у t) ? [у]

у - суммарное напряжение, в кгс/см2

уиз - 706.3 кгс/см2 ( из предыдущего расчета )

уt - тепловое напряжение, в кгс/см2

уt=0,01qЧд - для чугунных поршней (формула 1)

уt= 0.00065qЧд- для алюминиевых поршней(формула 2)

где д -толщина донышка в см д=4 из предыдущего расчёта

q - тепловая нагрузка, к•кал/м2•часn-частота вращения об/мин -

n= 384 об/мин по заданию Pi=7.2 кгс/см2 - из теплового расчёта

q = (6000+26n)Pi =(6000+26•384) 7,2=115302.6 кгс/см2

Выбираем уt= 0.00065qЧд- для алюминиевых поршней по формуле 2

уt= 0,00065Чу tЧд =0,00065Ч115302.6Ч1500 =299.8кгс/см2

Принимаю [у]=1500 кгс/см2

[у ] = 706.3+299.8=1006 кгс/см2 [1500]кгс/см2

Следовательно толщина донышка удовлетворяет требованиям с учётом тепловых напряжений.

Заключение

В результате проверочного конструктивного расчёта деталь: поршень проверен на соответствие условиям прочности: при принятой длине тронкаLт-удельное давление не превышает допустимое.

Принятые размеры бобышекd и I удельное давление не превышает допустимого.

Толщина донышка удовлетворяет требованиям с учётом тепловых напряжений и механических напряжений.

Принятые в расчёте размеры и материал поршня приняты правильно и отвечают требованиям прочности.

5.3 Конструктивный расчет поршневого кольца

Прежде чем приступить к расчету поршневого кольца проектант должен располагать информацией о величине высоты кольцаh поршневого пальца прототипа

Прототип 8NVD36 dп=4 мм

По прототипу принимаю чугун СЧ24-24

Составляется расчетный эскиз поршневого кольца и по эмпирическим соотношениям определяем основные конструктивные размеры.

Принимаю в см:

h = 0.40

b = 0.50

д1 = 2

д0= 5

D = 22

Принятые размеры кольца должны быть согласованы с размерами конавок поршня если последний подвергался расчету.

1. На изгиб под действием удельного давления в сечении 1-1.

Миз=p*h*D*D/2, W=,

p- удельное давление кольца на стенку рабочей втулки.

Принимаю р=0.60

80-1500

2. На изгиб при надевании кольца на поршень.



E-модуль упругости чугуна=8.25*

=д0-д1=5-2=3 cм

Вывод: Итак прочность и износостойкость поршневого кольца обеспечена.

Вывод

В данной курсовой работе мы рассмотрели прототип двигателя 8Ч 33/48(8NVD 36), произвели тепловой расчет, динамический расчет. На основании всех расчетов были построены следующие диаграммы: индикаторная диаграмма, диаграмма касательных усилий и др.

Кроме этого был произведен расчет поршня и поршневого кольца данного двигателя, к ним были начерчены и приложены эскиз

Список использованной литературы

Основная литература

1. Захаров Г.В. Техническая эксплуатация судовых энергетических установок- изд.3 исп. и допол.-М.Трас Лит.2013.-320с.

2. Соболенко А.Н., Симашов P.P. Судовые энергетические установки. Дипломное проектирование. Часть 1- М; Моркнига, 2015г. 478с.

3. Соболенко А.Н., Симашов P.P. Судовые энергетические установки. Дипломное проектирование. Часть 2- М; Моркнига, 2015г. 425с.

4. Авдеев К.А. Динамика двигателей внутреннего сгорания. - Учебное пособие. Тула: Тульский гос. ун-т, 2010. - 103 с.

Дополнительная литература

1. Архангельский В.С., Юрескул М.К. Организация и технология судоремонта: Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1984. - 184 с.

2. Белоусов Е.В. Дизельные двигатели современных морских судов. - М: Машиностроение, 2010. - 67 с.

3. Возницкий И.В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 1. - С.-П.: Моркнига, 2007. - 285 с. ISBN:9785903080045.

4. Возницкий И.В., Пунда А.С. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2. - С.-П.: Моркнига, 2008. - 470с. ISBN:9785903080380.

5. -004144-1, 5-06-004145-3.

Размещено на Allbest.ru

...