Расчет судового двигателя внутреннего сгорания. Анализ конструкции судовых двигателей различных типов. Общий вид дизельного двигателя серии MAN B&W S50-98MC, страница 50

В расчетах судовых двигателей внутреннего сгорания принимается, что максимальное суммарное напряжение в щеке коленчатого вала двигателя, для углеродистой стали должно находиться в интервале s^щ £120,00 МПа .

3.5.3. Анализ прочности шатуна

Диаметр шатуна двигателя, d_ш: d_ш = 0,32 м – задано по условию. Площадь поперечного сечения шатуна двигателя, f_ш:

f_ш =p dш2 = 3,14 0,322 » 0,08 м2 .

4                4

Момент инерции шатуна двигателя, J_ш:

p dш4 = 3,14 0,324 » 5,15 10-4 м4 .Jш =

64              64

Радиус инерции шатуна двигателя, i_ш:

i_ш = Jш = 5,15 10-4 » 0,08 м.f_ш              0,08

Степень гибкости шатуна двигателя, ε_ш:

eш = H = 3,00 » 37,50.

i_ш        0,09

Момент сопротивления сечения шатуна двигателя на расстоянии 0,58 от головного подшипника, W_ш:

W_ш = 0,90 d_ш³ = 0,90 0,32³ » 2,95 10^-2 м³.

Критическая сила, ломающая шатун двигателя, P_кр:

P_кр =(470,00-2,30 e_ш ) f_ш =(470,00-2,30 37,50) 0,08 » 30,86 МН.

Степень надежности стержня шатуна двигателя при его продольном изгибе, λ_ш:

P lш =       кр        =      30,86       » 5,35. pmax F      15,00 0,3848

В расчетах судовых двигателей внутреннего сгорания принимается, что степень надежности стержня шатуна двигателя при его продольном изгибе, для длинноходового малооборотного дизеля должно находиться в интервале 4,00 £l_ш £ 6,50.

Плотность материала шатуна двигателя, ρ_ш:

r_ш » 7800,00 кг/ м³ – принимается для углеродистой стали.

Напряжение сжатия в стрежне шатуна двигателя, σ_с^ш:

sсш = p_max F = 15,00 0,3848 » 71,78 МПа. f_ш             0,08

Сила инерции, действующая на единицу длины шатуна двигателя, Ф_ш:

S p n ²

Фш = fш rш                         =

Ł 2 ł Ł 30 ł

                                   = 0,08 7800,00    2,80        3,14 91,00 2 » 79754,00 Н м.

Ł 2 ł Ł       30       ł

Изгибающий момент, действующий на стержень шатуна двигателя, М_и^ш: ш =Ф_ш H ² = 79754,00 3,00² » 44861,63 Н м.

Mи                                                                                                                    

16                    16

Напряжение изгиба в стержне шатуна двигателя, σ_и^ш:

sиш = МW_шиш = 244861,95 10,63-2 »1,52 МПа.

Максимальное суммарное напряжение в шатуне двигателя, σ^ш:

В расчетах судовых двигателей внутреннего сгорания принимается, что максимальное суммарное напряжение в шатуне двигателя, для углеродистой стали должно находиться в интервале s^ш £130,00 МПа .

3.5.4. Анализ прочности шатунных болтов

Количество шатунных болтов двигателя, i_ш^б: i_ш^б = 2 шт. – задано по условию.

Диаметр шатунных болтов двигателя, d_ш^б: d_ш^б = 0,14 м – задано по условию.

Угол между плоскостью разъема мотылевого подшипника и осью цилиндра, α_рп:a_рп = 90,00 – задано по условию.

Силы инерции поступательно движущихся частей двигателя в верхней мертвой точке отнесенные к площади поршня, Ф_пд^ВМТ:

ФпдВМТ = mпд      S wкв2 (1+q)=13537,37 2,80          9,532 (1+0,47)»

Ł 2 ł                                 Ł 2 ł                      

» 2,53 МПа.

Силы инерции вращательно движущихся частей двигателя в верхней мертвой точке отнесенные к площади поршня, Ф_пд^НМТ:

ФвдВМТ = mш-вд     S wкв2 =1403,75 2,80 9,532 = 0,18 МН.

Ł 2 ł                      Ł 2 ł

Суммарная сила инерции частей двигателя в верхней мертвой точке отнесенная к площади поршня, Ф^ВМТ:

ФВМТ =ФпдВМТ +ФвдВМТ = 2,53+0,18 = 2,70 МН.

Сила затяжки шатунных болтов двигателя, P_ш^б:

P_ш^б =1,43 Ф^ВМТ sin(a_рп )=1,43 2,70 sin(90,00)= 3,85 МН.

Сила, возникающая в паре поршень-втулка при задире цилиндра двигателя, P_зд:P_зд =1,75 F =1,75 0,3848 = 0,67 МН.

Расчетная сила при оценке растягивающих напряжений в шатунных болтах двигателя, P_р':

P_р'= max(P_ш^б;P_зд )= max(3,85;0,67)= 3,85 МН.

Максимальное суммарное напряжение в шатунных болтах двигателя, σ^б:

4 P ' sб =           р 2 = 2 34,143,850,142 =125,18 МПа. iшб p dшб