Расчет судового двигателя внутреннего сгорания. Анализ конструкции судовых двигателей различных типов. Общий вид дизельного двигателя серии MAN B&W S50-98MC, страница 46

Основной целью проведения анализа прочности элементов двигателя является изучение особенностей нагружения его основных элементов и требований, предъявляемых к этим элемента с точки зрения прочности и надежности. С этой целью:

•  Определяются диаметры шеек коленчатого вала двигателя;

•  Определяются напряжения в элементах коленчатого вала двигателя при его нахождении в I-ом расчетном положении (верхняя мертвая точка);

•  Определяются напряжения в элементах коленчатого вала двигателя при его нахождении в II-ом расчетном положении (момент достижения максимального касательного усилия);

•  Определяются напряжения в шатуне двигателя и оценивается степень его надежности;

•  Определяются напряжения в шатунных болтах двигателя;

•  Определяются зазоры в замках поршневых колец, напряжения, возникающие в поршневых кольцах в рабочем положении и при их надевании на поршень;

•  Определяются напряжения в анкерных связях двигателя, величина их затяжки.

Расчет сил динамики базируются на результатах расчетов динамики и уравновешенности двигателя.

3.5.1. Исходные данные для проведения анализа

Диаметр цилиндра двигателя, D:

D = 0,70 м – задано по условию.

Ход поршня двигателя, S:

S = 2,80 м – задано по условию.

Длина шатуна двигателя, H:

H = 3,00 м – задано по условию.

Расстояние между осями цилиндров двигателя, А:

A =1,25 м – задано по условию.

Толщина щеки коленчатого вала двигателя, hквщ: hквщ = 0,35 м – задано по условию.

Ширина щеки коленчатого вала двигателя, bквщ:

bквщ =1,30 м – задано по условию.

Расстояние от опоры до торцевой грани щеки коленчатого вала двигателя, aкв:

                                                           aкв = 1 lкврп =    0,2850 » 0,1425 м.

2

                                                                     

Рис. 25. Расчетная схема коленчатого вала двигателя.

Расстояние от опоры до срединной грани щеки коленчатого вала двигателя, скв:

скв = 1 (lкврп + hквщ )=   (0,2850+0,3500)» 0,3175 м.2

3.5.2. Анализ прочности коленчатого вала

Степень форсировки двигателя, δд:

dд = 8,50 + pi = 8,50 + 2,12 »10,62 МПа.

Коэффициент, учитывающий число цилиндров двигателя, φц:

jц » 6,14 – принимается для шестицилиндрового двухтактного дизеля.

Предел прочности материала коленчатого вала двигателя при растяжении, σкв: sкв » 54,00 кг / мм2 – принимается для малоуглеродистой стали.

Коэффициент, учитывающий механические свойства материала коленчатого вала двигателя, ψкв:

yкв =

sквs-кв44,00 = 2 54,5400,00-44,00 » 0,94.

2

Минимально допустимый диаметр рамовых и мотылевых шеек коленчатого вала двигателя, dкв:

                                            dкв = 0,12 yкв       3 D 2         (pi        H)2 + (jц dд        S)2 =

                      = 0,12 0,94 3 0,702       (2,12 3,00)2 + (6,14 10,62 2,80)2 » 0,49 м.

Диаметр сверления в рамовых и мотылевых шейках коленчатого вала двигателя, dсв: dсв = 0,30 dкв = 0,30 0,49 » 0,15 м.

Для определения напряжений в элементах коленчатого вала двигателя необходимо установить коленчатый вал в одно из расчетных положений. Различают два расчетных положения коленчатого вала двигателя:

•  I-ое расчетное положение. Кривошип находится в верхней мертвой точке и на него действует усилие от давления газов, которое можно принять равным максимальному давлению в цилиндре pmax;

•  II-ое расчетное положение. Кривошип находится в положении, когда на кривошип действует максимальное касательное усилие от всех цилиндров Tmax;

Для определения I-го расчетного положения кривошип каждого цилиндра мысленно устанавливается в верхнюю мертвую точку и определяется величина суммарного касательного усилия, подводимого к этому кривошипу от вышерасположенных цилиндров. Тот кривошип, к которому подводится наибольшее по абсолютной величине суммарное касательное усилие, будет являться расчетным. Определение I-го расчетного положения коленчатого вала (табл. 8):

Таблица 8. Определение I-го расчетного положения коленчатого вала.