Курсовая работа: Описание судового дизеля ДКРН 80/70

Курсовая работа: Описание судового дизеля ДКРН 80/70

                                      СОДЕРЖАНИЕ

                        Задание на курсовой проект

I.          Введение

II.        Техническая характеристика двигателя

III.       Особенности конструкции двигателя

1.   Остов двигателя

2.   Кривошипно-шатунный механизм

3.   Механизм распределения

4.   Система подачи воздуха в цилиндры

5.         Система выпуска отработавших газов

6.         Топливная система

7.         Масляная система

8.         Система охлаждения

9.         Система пуска, реверса и управления

10.      Контрольно-измерительные приборы и устройства аварийно-предупредительной  сигнализации на двигателе

11.      Автоматические и защитные устройства на двигателе

IV.      Тепловой расчет двигателя

V.        Динамический расчет двигателя

VI.      Заключение

Использованная литература

                                     1.  Введение

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) получили широкое применение в промышленности, в сельском хозяйстве и на транс­порте.

Зарождение идеи создания ДВС относится к концу XVII в. В 1680 г. Гюйгенс предложил построить двигатель, работающий за счет взрывов в цилиндре заряда пороха. В дальнейшем раз­личные варианты двигателей предлагались Р. Стритом, В. Рай­том, В. Барнетом, Ленуаром и Бо де Роша, который первым раз­работал четырехтактный цикл.

В 1879 г. инженер-механик русского флота И. С. Костович сконструировал первый в мире легкий бензиновый двигатель (предназначался для дирижабля) мощностью 80 л. с. (58,8 кВт) С удельной массой всего 3 кг/л. с. (4,08 кг/кВт). Еще через 18 лет на заводах Германии строили для дирижаблей двигатели, имевшие в 8 раз большую удельную массу.

В 1892 г. Рудольф Дизель получил патент на двигатель, в котором топливо должно было воспламеняться от предваритель­но сжимаемого до высоких температур воздуха. Первая работо­способная конструкция двигателя была создана им в 1896— 1897 гг. Двигатель работал на керосине, распыливаемом форсун­кой с помощью подаваемого в нее сжатого воздуха (такой метод распыливания получил наименование компрессорного). Мощ­ность двигателя составляла 20 л. с. (14,7 кВт) при расходе топ­лива 0,24 кг/(л. с.-ч) [0,327 кг/(кВт-ч)], что соответствует КПД е=0,26.

В 1899 г. петербургским механическим заводом "Л. Нобель" (сейчас завод «Русский дизель») по патенту Р. Дизеля был по­строен первый в России двигатель, который работал па более дешевой, чем керосин, сырой нефти и расходовал топлива 0,2 кг/(л. с-ч)  [0,298 кг/(кВт-ч)].

В дальнейшем развитии и внедрении дизелей на водном тран­спорте большую роль сыграли русские инженеры. В 1903 г. была практически осуществлена первая в мире судовая дизель-элект­рическая установка на наливной барже «Вандал» с тремя четы­рехтактными 120-сильными двигателями.

В 1907 г. Коломенский завод построил первый в мире колес­ный буксир «Мысль» с двигателем мощностью 300 э. л. с. (220,8 кВт)/и зубчатой передачей, снабженной муфтой Р. А. Корейво для заднего хода и маневрирования. Первые в мире ревер­сивные двигатели были установлены в 1908 г. на подводной лод­ке «Минога». Первым морским теплоходом был танкер «Дело» во­доизмещением 6000 т, построенный также в 1908 г. В постройке теплоходов другие государства отставали от России. На съезде двигателестроителей (Петербург, 1910 г.) Р. Дизель признал ве­дущую роль русского судового двигателестроения. Только в 1911 г. за рубежом (в Дании) был построен первый крупный теп­лоход «Зеландия». В дальнейшем высокоэкономичные дизели ста­ли вытеснять широко применявшуюся на морских судах паровую поршневую машину. Последующее совершенствование двигателей привело к увеличению их коэффициента полезного действия (КПД) до 42—45%. В настоящее время из всех тепловых двигате­лей ДВС является наиболее экономичным.  Кроме того, ДВС обладает относительно малыми габаритами и массой, боль­шим моторесурсом (60—100 тыс. ч), прост в эксплуатации и на­дежен, что предопределило преимущественное применение дизе­лей на морских судах.

Для современного периода в развитии морского транспорта характерны: интенсивный рост дедвейта наливных судов и рудо­возов; увеличение скоростей сухогрузных судов для генеральных грузов до 20—25 уз при росте их водоизмещения; появление су­хогрузных судов нового типа (контейнеровозов, судов с горизон­тальной погрузкой, судов для перевозки груженых барж и т. п.), скорости хода которых достигают 25—30 уз.

До недавнего времени судовые энергетические установки мощ­ностью свыше 15 тыс. л. с. (11 тыс. кВт) в связи с отсутствием мощных дизелей комплектовались паровыми турбинами. Под вли­янием растущей потребности в более мощных судовых двигателях мощность двухтактных мало­оборотных крейцкопфных двига­телей доведена до 48 тыс. э. л. с. (35,3 тыс. кВт) в одном агрега­те.Сейчас малооборот­ные дизели успешно конкуриру­ют с паровыми турбинами в установках судов дедвейтом до 250 тыс. т. Отечественная промышлен­ность выпускает двигатели раз­личного назначения; для морских судов дизелестроительные заводы  строят двигатели типа ДКРН 50/110, 62/140, 74/160, 84/180; ДР 30/50, ЧН 25/34 и др.

Успехи двигателестроения и в первую очередь применение над­дува, а также новых прогрессивных конструктивных решений и высококачественных материалов, достижения в области техноло­гии производства и др. способствовали созданию ряда новых ти­пов среднеоборотных (n = 400—600 об/мин.) тронковых дизелей, предназначенных в основном для передачи мощности греб­ному винту через редукторную передачу (заметим, что ма­лооборотные двигатели используются для прямой пере­дачи).

Среднеоборотные двигатели перед малооборотными имеют следующие преимущества: меньшие массу, габаритные размеры и стоимость; возможность выбрать такую частоту вращения греб­ного винта, которая обеспечивает более высокие значения пропульсивного коэффициента; возможность комплектовать установ­ку несколькими однотипными двигателями; возможность привода от главных двигателей генераторов тока и иных вспомогательных механизмов и др.

Среднеоборотные двигатели строят в рядном и V-образном исполнении мощностью от 2700 до 24 000 э. л с. (2000 — 17 700   кВт).

Наряду с созданием новых двигателей, повышением их мощ­ности и совершенствованием конструкции большое значение при­дается увеличению долговечности двигателей, снижению объема и трудоемкости работ по их техническому обслуживанию.

                       II.    Техническая характеристика

                                                Дизель

                                             ДКРН 80/170

Цилиндровая мощность, э.л.с…………………….1250

Скорость вращения, об/мин……………………….115

Диаметр цилиндра, мы.............................................800                             

 Ход поршня, м .....................................................1700

Среднее индикаторное давление, кг/см2…………..7,9

 Среднее  эффективное  давление, кг/см2 ................7,1             

 Механический к.п.д…………………………………0,90

 Давление продувочного воздуха, ати……………..0,46

 Давление в конце сжатия, кг/см2…………………...45

 Максимальное давление сгорания, кг/см2………….50 

Удельный расход топлива, г/э.л.с.ч ...........................158     

III. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ДВИГАТЕЛЯ.

1.            Остов  двигателя.

Остов двигателя состоит из следующих основных частей: фунда­ментной рамы, станины, цилиндров и цилиндровых крышек. Все части остова образуют единую жесткую конструкцию, обеспечиваю­щую отсутствие деформаций при работе двигателя от действия сил давления газов и сил инерции движущихся частей. Для надежной работы двигателя необходимо, чтобы ось коленчатого вала была прямолинейна, а ось движения (поршень, шток, шатун) перпенди­кулярна оси вала. Эти требования выполняются при обработке де­талей и сборке двигателя. Недостаточная жесткость остова двига­теля может привести к появлению в частях остова деформаций, вызывающих искривление оси коленчатого вала, а также изменить взаимное расположение осей вала и деталей движения, что в свою очередь влечет за собой появление добавочных напряжений у колен­чатого вала и нагрев подшипников. Жесткость конструкции остова создается за счет выбора материала для изготовления его частей, конструктивного оформления деталей остова, проверки выбранных размеров расчетом на прочность и способа соединения деталей остова между собой.

В судовых дизелях применяют различные схемы конструктивного оформления деталей остова.  Рассмотрим три основные схемы.

1. Остов креицкопфного двигателя (рис. 1) состоит из фун­даментной рамы 4, станины, выполненной из отдельных А-образных стоек 2, и цилиндров 1, закрытых крышками. Рама, станина и ци­линдры   связаны  длинными   анкерными   связями   3.   Увеличенное сечение высоких  поперечных  и  продольных  балок фундаментной рамы обеспечивает жесткость конструкции.

Фундаментная рама 2, станина с А-образными колоннами 6 и проставка 23 из двух секций — стальные, сварные.

Отсеки картера с боковых сторон двигателя закрыты сталь­ными съемными щитами со смотровыми люками и предохрани­тельными клапанами.

Двигатель имеет два распределительных вала. Верхний вал 39 со стопорным цилиндром 38 служит для привода вы­пускных клапанов 17, а нижний вал 40 — для привода топлив­ных насосов 37 высокого давления. Оба распределительных ва­ла соединены с коленчатым валом 33 при помощи двойной цепной  передачи, заключенной  в специальном отсеке 44.

Сварной фундамент упорного подшипника 41 связан с тор­цом фундамента двигателя.

                                       

                                                     Рис. 1. Остов двигателя

Валоповоротное устройство установлено на ста­нине, прикрепленной к судовому фундаменту. Зубчатое колесо42 на упорном зале 43 приводится в движение через двойную чер­вячную передачу от электродвигателя 4 с дистанционным уп­равлением.

Блок цилиндров (лист 96) состоит из отдельных руба­шек цилиндров 13, соединенных болтами 9 в две секции, между котороми  размещен приводной отсек. Рубашки цилиндров, вы­полненные из перлитного чугуна, имеют люки 10 для осмотра полостей охлаждения. Охлаждающая вода подводится к ци­линдру в нижней части и отводится в крышку 20 по двум чу­гунным патрубкам 22.

Простановка 25 между блоком цилиндров и станиной, являющаяся дополнительной емкостью ресивера 18, выполнена из двух секций. Каждая секция разбита на отсеки по числу цилиндров  переборками с отверстиями А сообщающими отсеки ксждой секции с общей полостью.

Диафрагма 28 с отверстием В для сальника штока, отделяю­щая подпоршневые полости от картера, имеет в каждом отсеке по два патрубка для удаления загрязнений. Осмотр подпоршне-вых полостей, осуществляется через съемные щиты 27. В тру­бе 19 размещается телескопическое устройство охлаждения поршня.

Сальникштока (узел Т) с чугунным корпусом 1 выпол­нен из двух частей, соединенных между собой болтами. К диа­фрагме 28 сальник крепится шпильками.

Два чугунных уплотнительных кольца 2 с S-образным зам­ком прижимаются к штоку наружными кольцевыми пружина­ми 3.

Два чугунных маслосъемных кольца 6 и 11 из трех сегмен­тов прижимаются к штоку спиральными пружинами 12.

Отвод масла от верхнего кольца осуществляется через ра­диальные сверления по штуцеру, ввернутому в сверление К. Смазка для штока от лубрикатора поступает по отверстию V. Короткие анкерные связи 16 из легированной стали, размещенные в плоскостях разъемов рубашек цилиндра, соеди­няют цилиндры с верхней литой частью стоек картера.

Втулка цилиндра 14 изготовлена из перлитного чугуна, легированного хромом, никелем и ванадием. Она имеет двад­цать четыре продувочных окна с тангенциальным размещением их в горизонтальной плоскости. При высоте окон в 165 мм сум­марное проходное сечение составляет 1488 мм.

Уплотнение втулки в рубашке цилиндра и проставив произ­водится резиновыми кольцами 15 и 23, которые обжимаются втулками 17 и 24, состоящими из двух половин.

Смазка к втулке подается через шесть штуцеров 26 с шари­ковыми невозвратными клапанами, нагруженными пружинами.

Крышка 29 из молибденовой стали уплотняется по торцу втулки притиркой, а по конической поверхности — стальным кольцом 8 из двух половин. Конические поверхности крышки и втулки для защиты от коррозии обмазываются пастой на гра фитной основе («Апексиор»). Утопленное исполнение крышки улучшает условия охлаждения втулки и снижает тепловые и напряження у ее бурта.

Крышка имеет центральное отверстие дли выпускного кла­пана, два отверстия L со стальными стаканами 31 для форсу­нок, отверстие М со стальным стаканом 21 для пускового клапана, отверстие N для предохранительного клапана  отверстие Р для индикаторного крана, два отверстия Z для подхода охлаждающей  воды в крышку, патрубки 32  и 29 (отверстие  R с резиновыми уплотнитольными кольцами30 и 33 для перепуска охлаждающей воды из крышки в корпус выпуск-ного клапана, четыре отверстия Т для   отжимных  болтов. Лючкн 4 и пробки 5 используются для осмотра и очистки полости охлаждения крышки. Крышка фиксируется относительно ци­линдра направляющей 7.

2.          Кривошипно-шатунный механизм. 

Кривошипно-шатунный механизм служит для передачи усилий от давления газов на коленчатый вал. В  крейцкопфных двигателях — из поршня, штока, поперечины, ползуна, шатуна и коленчатого вала.

При работе двигателя в кривошипно-шатунном механизме дей­ствует  движущая сила Р, являющаяся суммой сил от давления газов, сил веса и сил инерции. Движущая сила Рд направлена по оси цилиндра и совпадает по направлению с шатуном только при положении поршня в мертвых точках; в остальных положениях она раскладывается на две составляющие силу Рш, на­правленную по шатуну, и силу Рн, направленную перпендикулярно оси цилиндра. Силу Рш воспринимает коленчатый вал,  передающий ее на стенки ци­линдра. В крейцкопфных двигателях ползун передает силу Рн на параллель. Величина Рн зависит от силы давления газов в цилиндре и от площади поршня. В двигателях с диаметром цилиндра 450— 500 мм Рн достигает 120 кН.

В крейцкопфных двигателях головной подшипник шатуна и тру­щаяся пара ползун—параллель вынесены из зоны высоких темпера­тур в картер двигателя, где можно обеспечить надежную смазку. Трущаяся поверхность ползуна залита антифрикционным сплавом (баббитом). Поэтому при равной величине Рн работа трения у пары ползун—параллель меньше, чем у пары поршень —втулка в трон­ковых двигателях, что при прочих равных условиях обеспечивает повышение механического КПД у крейцкопфных двигателей по сравнению с тронковыми на 2—4 % и большую надежность ра­боты головных подшипников.

Поршень двигателя (лист 105)—составной. Головка поршня 10 выполнена из жаростойкой легированной стали, а ко­роткая направляющая 13 — из легированного чугуна перлитной структуры. Верхние три уплотненных кольца 11 с косым зам­ком имеют высоту 16 мм и ширину 26 мм, а нижние три коль­ца 12 с замком внахлест имеют высоту 18 мм при ширине 26 мм. Коксами 23 относительно поршня фиксируются только три ниж­них кольца.

Для уменьшения износа колец в пазы поршня, как и у дви­гателей 76VTBF 160 (см. лист 97, поз. /), закатаны чугунные полукольца.

Страницы: 1, 2, 3