Курсовая работа (т): Розрахунок суднового двигуна типу 6L275ІІІPN

Розрахунок суднового двигуна типу 6L275ІІІPN

РОЗДІЛ 1

ЗАГАЛЬНИЙ ОПИС ТА КОНСТРУКЦІЯ ДВИГУНА

1.1 Головний двигун, його характеристики та конструкція

.1.1   Загальний опис та характеристики головного двигуна

Непереривне вдосконалення двигунів Шкода 6L275 в напрямі зниження їх питомої ваги, підвищення економічності та надійності, підвищення агрегатних потужностей, та також підвищення моторесурсу призвело до створення ряду модифікацій суднових двигунів типу 6L275ІІІPN з газотурбінним наддувом. Ці двигуни по своїм технічним та експлуатаційним показникам найбільше відповідають вимогам суднових силових установок. Двигуни 6Л275ІІІПН рядні, чотирьохтактні, з водяним охолодженням, з одним всмоктувальним та одним випускним клапанами в кришці, камера згорання типу Гасселман, пуск двигуна повітряний. Загальний вид двигуна зображений в рис. 1.1.

Таблиця 1.1 - Детальна характеристика двигуна 6Л275ІІІПН

Рисунок 1.1 - Головний двигун 6Л275ІІІПН

1.1.2          
Конструкція головного двигуна та його елементів

Двигуни марки 6L275ІІІPN встановлюються з реверс-редукторами VSR-10 на багатьох суднах. Двигун (рис. 1.4) має суцільну чавунну фундаментну раму 1. Рамові підшипники з сталебабітовими вкладишами. Блок-картер 6 кріпиться до фундаментної рами внутрішніми болтами 3. Частина картерних люків оснащена запобіжними клапанами 4. Вставні чавунні втулки циліндрів 14 ущільнені вгорі мідною або сталевою прокладкою, внизу - заставними кільцями. Кришки 8 циліндрів чавуннііндивідуальні, закриті зверху ковпаками.

Поршні 13 з алюмінієвого сплаву. Ущільнюючих кілець чотири або п’ять, маслоз’ємних два або три. У останньому випадку два маслоз’ємних кільця ставлять в нижній частині тронка. Палець плавучий, фіксується пружинними кільцями, хоча зустрічається і фіксація заглушками. Шатун 17 має двотавровий стрижень з приклепаною трубкою для підведення масла до поршневого підшипника, утворений сталевою втулкою, заплавленою свинцюватоюбронзою.

У двигуні в верхній голівці шатуна є сопло для струминного охолодження маслом днища поршня.

Колінчатий вал 2 цільний, з суцільними шийками. Масло для змащення його шийок підводиться до рамового підшипнику від мастильної магстралі 5, потім проходить до шатунної шийки по похилому каналу кривошипа. Також кожний кривошип обладнаний противагою 18.

Впускних та випускних клапанів по одному в кожному циліндрі по одному. Привід клапанів штанговий. Розподільний вал 16 розташований в закритому відсіку блок-картера. Кулачкові шайби клапанів виковані індивідуально. Впускний 12 та випускні 9 колектори установлені з різних сторін. Надув імпульсний PDH 35Н. Тиск надуву 132,3 кПа/см². Випускних колекторів 9 в двигуні два. Паливна система з шестерінчастим паливопідкачуючим насосом. Паливні фільтри грубої очистки сітчасті або щільові, тонкої - войлочні. Паливні насоси високого тиску 15 золотникового типу стандартні індивідуальні. Форсунки 11 закритого типу з фільтрами високого тиску. Тиск під’єму голки 21570 - 24500 кПа. Регулятор все режимний непрямої дії.

Система мащення двигуна виповнена по схемі з маслозбірником. Масляний насос шестерінчастий реверсивний з перекидним розподільним золотником. Також є другий резервний насос, може вмикатись та вимикатись кулачковою муфтою. Масляний фільтр пластинчато-щільовий та сітчастий, які послідовно увімкненні. Масляний холодильник 7 трубчатий. Є терморегулятор.

Насоси системи охолодження лопатні само всмоктувальні. Водяні холодильники трубчаті.

Повітряний пусковий пристрій має пускові клапани 10 з пневматичним відкриттям, загальний повітряний розподільник з циліндричними золотниками та головні клапани з навантажним поршнем. Навісний двоступінчатий компресор обладнаний автоматом включення, який віджимає всмоктувальний клапан ц.н.д. Реверсивний пристрій пневматичний, є аварійний реверс.

У двигуна є рукоятка швидкої зупинки. Також двигун має винесений в рубку основний пост з тросико - валиковим зв’язком по управлінню подачі палива. Крім того для двигуна розроблене пневматичне ДАУ(дистанційне автоматизоване управління).

судновий двигун паливний

РОЗДІЛ 2

РОЗРАХУНОК ДВИГУНА 6Л275ІІІПН

.1 Тепловий розрахунок двигуна

.1.1 Вибір і обґрунтування вихідних даних

Процеси, які здійснюються в робочому циліндрі, внаслідок складних взаємозв'язків між параметрами і фізичними явищами, а також через змінність об'єму циліндра дуже складні. Тому в розрахунках звичайно прибігають до визначених спрощень опису фізичних явищ, що дозволяє використовувати загальновідомі положення технічної термодинаміки.

Зміна параметрів у процесах циклу залежить як від конструктивних особливостей двигуна, наприклад, дійсного ступеня стиску, так і від параметрів у колекторах, що залежать від особливостей систем повітропостачання і газовідводу.

Розрахунок власне циклу зводиться до визначення параметрів наприкінці відповідних процесів, починаючи з процесу наповнення, розрахунку параметрів, що характеризують цикл у цілому - індикаторних показників двигуна; побудові теоретичної індикаторної діаграми. Крім того, проводять розрахунок параметрів, що характеризують роботу двигуна в цілому - ефективних показників двигуна.

Для розрахунку робочого циклу необхідно вибрати ряд вихідних параметрів. Вибір кількості вихідних даних залежить від прийнятої схеми розрахунку робочого циклу, а правильність прийнятих даних істотно впливає на точність кінцевих результатів розрахунку.

Дійсне значення ступеня стиснення . Величина дійсного ступеня стиснення впливає на параметри циклу і показники двигуна. Прагнення зменшити максимальний тиск в циклі (і тим самим збільшити ресурси двигуна) примушує зменшувати величину ступеня стиснення найбільш вигідною з погляду паливної економічності. Для двигуна, що розраховується, приймаємо ступінь стиснення  = 13[6].

Коефіцієнт надлишку повітря при горінні палива . Зі збільшенням коефіцієнта надлишку повітря при горінні палива, збільшується індикаторний ККД але зменшується середній індикаторний тиск, а також знижується температура газів. Чисельне значення приймається залежно від способу сумішоутворення. Приймаємо = 2,3 [6].

Коефіцієнт залишкових газів γг. Величина коефіцієнта залишкових газів залежить від тактності і оборотності двигуна, типу системи газообміну і її конструктивного виконання, розмірів циліндра, ступеня стиснення. Приймаємо γг = 0,04 [6].

Температура повітря в наддувочному колекторі Тк. Величина температури в наддувочному колекторі не повинна бути нижче за температуру точки роси, яка залежить від тиску наддувочного повітря, температури навколишнього середовища і відносної вологості навколишнього повітря. У першому наближенні можна прийняти Тк =320 К [6].

Коефіцієнт наповнення циліндра. У першому наближенні для чотирьохтактних ДВЗ ηн = 0,85 [6].

Підігрів повітря об стінки циліндра. Згідно з досвідченими даними для ДВЗ з наддувом ΔТа = 15 К [6].

Коефіцієнт зниження тиску при вході в циліндр..

Показник політропи стиснення. У першому наближенні n1=1,35 [6].

Коефіцієнт використання теплоти в кінці згорання, точка “z”. Приймаємо [6].

Коефіцієнт використання теплоти в кінці процесу розширення, точка “b”. Приймаємо [6].

Ступінь підвищення тиску в циліндрі λ. Приймаємо λ= 1,15[6]. Максимальна температура при згоранні палива Тz. У першому наближенні

Тz= 2000 К [6].

Температура в кінці розширення, Tb = 1000 К(попередня величина для розрахунку)[6].

Показник політропи розширенні (у першому наближенні) n2 =1,25 [6].

Температура залишкових газів Тг = 720 К.

Механічний ККД двигуна, ηм. Приймаємо величину ηм = 0,85 [6].

Коефіцієнт тактності z. Для чотирьохтактного двигуна z=0,5[6].

Частка втраченого ходу ψs. Приймаємо величину ψs = 0 [6].

Для дизеля 6ЧНСП 27,5/35-3згідно :

Діаметр циліндра Dц = 0,275 м.

Хід поршня S = 0,350 м.

Ефективна потужність двигуна Nе =522 кВт.

Частота обертання n = 600 хв-1.

Число циліндрів i = 6.

Очікувана питома ефективна витрата палива ge = 0,215кг/(кВт·год).

Коефіцієнти в рівняннях середньої ізохорної теплоємності чистого повітря і чистих продуктів згорання [6]:

a'v= 19,26 кДж/(кмоль·К); a''v = 20,47кДж/(кмоль·К);' = 0,0025кДж/(кмоль·К2); b'' = 0,0036 кДж/(кмоль·К2).

Склад палива (приймається умовне паливо [7]): вуглецьС = 0,856 кг; водень Н = 0,13 кг; кисень О = 0,004 кг; волога W = 0 кг і сірка S = 0,01 кг.

Коефіцієнт округлення індикаторної діаграми φскр = 0,96 [6].

2.1.2 Розрахунок процесу наповнення

. Необхідний тиск повітря в наддувочному колекторі, МПа [6]:

 (2.1)

2. Тиск в кінці процесу наповнення, МПа [6]:

 (2.2)

. Температура в кінці процесу наповнення, К [6]:

 (2.3)

. Коефіцієнт наповнення циліндра[6]:

 (2.4)

.1.3 Розрахунок процесу стиснення

Процес стиснення повітря в циліндрі ДВЗ здійснюється при русі поршня від нижньої мертвої точки (НМТ) до верхньої мертвої точки (ВМТ). Основне призначення процесу стиснення - підвищення температури заряду для забезпечення самозаймання упорскуємого палива (суміші) і ефективного його спалювання. Цей процес стиснення є політропним з показником ступеня стиснення n1, змінним на всьому протязі ходу поршня. У розрахунку робочого процесу стиснення приймається, що він відбувається за політропою з умовним середнім показником n1 = const, величина якого забезпечує отримання такої ж роботи на лінії стиснення, як і при дійсному показнику.

. Коефіцієнти в рівнянні середньої ізохорної теплоємності заряду на лінії стиснення розраховуємо за формулами [6]:

 (2.5)

 (2.6)

. Середній показник політропи стиснення, n1 визначаємо методом послідовних наближень за формулою:

 (2.7)

Перше наближення:

Друге наближення:

Третє наближення:

. Знаходимо різницю значень показника політропи стиснення в 3-му і

-му наближеннях:

 (2.8)

Оскільки різниця не перевищує ± 0,005, останнє значення приймається як остаточне. Тобто n1 =  = 1,371.

8. Тиск в кінці стиснення, МПа [6]:

 (2.9)

. Температура в кінці стиснення, К [6]:

 (2.10)

2.1.4 Розрахунок процесу згорання

Основним процесом, що відбувається в циліндрі двигуна, є горіння рідкого розпорошеного палива, що упорскується в циліндр дизеля.

Процес горіння представляє окислення складових частин палива з виділенням теплоти, яку необхідно корисно використовувати.

. Теоретично необхідно, кількість повітря для згоряння 1 кг палива L0, кмоль/кг [6]:

 (2.11)

11. Дійсна кількість повітря, необхідна для згоряння 1 кг палива L,

кмоль/кг [6]:

 (2.12)