Эксплуатационные параметры двигателя

Введение

Целью проектирования является закрепление и углубление знаний по теории и конструкции и эксплуатации СДВС, а также получение практических навыков по оценке экономической эффективности изделий новой техники.

Мы выполнили групповое задание по разработке конструкторской документации на этапе эскизного проекта, самостоятельно решили комплексную задачу создания перспективного судового дизеля с учетом требования по экономичности и технологичности.

Мы выполнили следующие задачи.

На основе существующей методике выбирали и обосновали параметры рабочего процесса и конструкции дизеля, удовлетворяющие заданным техническим требованиям, составили технологическую характеристику двигателя. Основываясь на компоновочных и конструкторских решениях серийных двигателей, выполнили эскизную проработку общих видов и основных узлов.

Анализировали возможные неисправности и составляли алгоритм диагностирования систем двигателя, устанавливали периодичность и объем технического обслуживания. Оценивали экономический эффект по укрупненным технологическим показателям.

После ознакомления и анализа конструкторской документации, выполненной другой подгруппой, составляют рецензию на проект по установленной схеме.

Основные параметры двигателя

1.1. Задаёмся предварительно величиной среднего эффективного давления:

р_me1=1,3 МПа, р_me2=2,0 МПа, р_me3=1,85 МПа, р_me4=2,0 МПа

1.2. Выбираем значение отношения хода поршня к диаметру цилиндра S/d:

S/d₁=1,27; S/d₂=1,3, S/d₃=1,5; S/d₄=1,27

1.3. Задаёмся числом цилиндров i:

i₁=4, i₂=6, i₃=8, i₄=12

1.4. Определяем диаметр цилиндра, м:

1.5. Определяем ход поршня, м:

1.6. Определяем рабочий объём цилиндра V_s, м³:

1.7. Уточняем требуемое p_me, МПа:

1.8. Проверяем значение средней скорости поршня V_m, м/с:

1.9. Комплексный параметр форсирования

, МПа·м/с

1.10. Литровая мощность , кВт/дм³

Параметры рабочего процесса

2.1 Исходные данные: P_e=620 кВт;

n₁ =320 мин^-1; n₂ =310 мин^-1; n₃ =300 мин^-1; n₄ =290 мин^-1;

d₁ =0,36м; d₂ =0,27м; d₃ =0,24м; d₄ =0,22м;

S₁ =0,45м; S₂ =0,35м; S₃ =0,36м; S₄ =0,28м;

V_m1 =4,81 м/с; V_m2 =3,62 м/с; V_m3 =3,63 м/с; V_m4 =2,707 м/с;

p_me1 =1,3 МПа; p_me2 =2,0 МПа; p_me3 =1,85 МПа; p_me4 =2,0 МПа;

V_s1=0,045 м³; V_s2=0,020 м³; V_s3=0,017 м³; V_s4=0,011 м³;

2.2 Среднее давление механических потерь p_mm, МПа:

2.3 Среднее индикаторное давление p_mi, МПа

2.4 Механический КПД:

механический КПД соответствует дизелям с наддувом.

2.5 Выбираем способ смесеобразования и соответствующий ему тип камеры сгорания (КС), принимая во внимание мощность дизеля, его частоту вращения, размеры цилиндра и уровень форсировки по среднему эффективному давлению.

Камера сгорания не разделенного типа.

2.6 С учётом типа КС и уровня форсировки по p_me выбираем степень сжатия e_с, коэффициент избытка воздуха при сгорании a₁¢ и степень повышения давления при сгорании a₁¢:

e_с1=14,0; e_с2=11,5; e_с3=12,0; e_с4=11,5;

a₁¢=1,8; a₂¢=1,7; a₃¢=1,7; a₄¢=1,7;

l₁=1,75; l₂=1,80; l₃=1,80; l₄=1,80.

2.7 Относительное индикаторное КПД: h_io=0,325; а=0,32

2.8 Подсчитываем коэффициенты влияния на h_io:

2.9 Определяем индикаторный КПД в первом приближении:

2.10 Определяем цикловую подачу топлива b_ц, кг/цикл:

где: Q_н=42700 кДж/кг – низшая теплота сгорания топлива среднего состава.

2.11 Выбираем коэффициент наполнения рабочего цилиндра Ф_с и температуру наддувочного воздуха после охладителя Т_int, К:

Ф_с1=1,0; Ф_с2=0,985; Ф_с3=1,0; Ф_с4=1,0;

Т_int1=320 К; Т_int2=320 К; Т_int1=320 К; Т_int1=320 К

2.12 Определяем требуемое давление наддувочного воздуха после охладителя p_int:

где: a₁=a₁¢L₀¢ - воздушно-топливное отношение при сгорании, кг.возд/кг.топл.

L₀¢=14,33 кг.возд/кг.топл. – теоретически необходимое кол-во воздуха

R=0,2875 кДж/(кг К) – газовая постоянная для воздуха

2.13 Проверяем правильность определения p_int:

2.14 Находим максимальное давление сгорания p_max, МПа, по формуле:

2.15 Сравниваем с аналогами:

2.16 Изменение e_с и l не требуется.

2.17 h_I остаётся прежним.

2.18 b_ц и p_int также остаётся без изменений.

2.19 Находим давление наддувочного воздуха после турбокомпрессора p_в, МПа

где: p_онв=0,004 МПа – сопротивление охладителя наддувочного воздуха.

2.20 Определяем температуру наддувочного воздуха после турбокомпрессора Т_в, К:

где: Т_а=300 К – температура окружающего воздуха;

Р_а=0,1 МПа – барометрическое давление;

m=1,8 - показатель политропы сжатия воздуха.

2.21 Требуемое понижение температуры наддувочного воздуха в охладителе, К:

2.22 Проверяем возможность выбранной температуры Т_int:

2.23 Удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт·ч):

Эксплуатационные параметры двигателя

3.1. Задаёмся величиной коэффициента продувки j_пр=1,15 и определяем полное воздушно-топливное отношение a:

3.2. Определяем массовый расход воздуха через дизель G_air, кг/с:

3.3. По расходу воздуха G_air и давлению наддува p_int выбираем типоразмер турбокомпрессора по ГОСТ 9658-81.

3.4. Масса проектируемого двигателя, кг:

3.5. Удельная масса двигателя, кг/кВт:

3.6. Ресурс двигателя до переборки Rп и капитального ремонта Rк, ч:

; ;

; .

; ;

; .

; ;

; .

; ;

; .

; ;

; .

; ;

; .

; ; ;

; ; ;

3.7. Общий уровень шума, дБ:

3.8. Уровень вибрации, дБ: