Описание судового дизиля 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.
Страницы: 1, 2, 3
|