Расчет на прочность шатуна ДВС типа 8ЧРН32/48 (8NVD48A-2U)

Установки самоопреснения типа М. Неисправность: чрезмерное повышение уровня питательной воды в ступенях испарителя. Возможные причины и способы устранения неисправностей:увеличение поступления питательной воды (снизить производительность питательного насоса);падение производительности рассольного насоса (повысить производительность рассольного насоса).К водоопреснительным установкам избыточного давления следует применять правила техники безопасности при обслуживании сосудов, работающих под давлением.Ингибированная соляная кислота и ее 3 — 4%-ные растворы, применяемые для очистки греющих элементов испарителей, требуют строгого соблюдения правил техники безопасности.Члены экипажа, производящие кислотную очистку, должны пройти инструктаж, иметь предохранительные очки, резиновые сапоги и перчатки, суконную спецодежду. Вблизи работ по очистке должна быть медицинская аптечка с средствами против ожогов. В процессе растворения накипи должна действовать система вентиляции для удаления выделяющихся при этом углекислого газа и водорода. Пользоваться в районе работ открытым огнем запрещается.2. Общие сведения о двигателеДизель 8ЧРН 32/48 - четырехтактный, реверсивный, с неразделенной камерой сгорания и газотурбинным наддувом. Конструкция приведены на рис.1Фундаментная рама дизеля - чугунная, закрытого типа, поперечные перегородки ее служат опорами для рамовых подшипников. Рамовые подшипники применены гальванические. Рядом с опорным подшипником маховика установлен однодисковый упорный подшипник. Крышки рамовых подшипников закреплены двумя короткими анкерными болтами. Смазка к рамовым подшипникам подводится через сверления в крышках. Станина и цилиндры отлиты из чугуна в виде блочной (неразъёмной) отливки. Фундаментная рама и блок цилиндров стянутыанкерными связями.Рис.1Рабочие втулки цилиндров - вставные. Охлаждающая вода поступает в зарубашечное пространство из масляного холодильника, который крепится к блоку цилиндров двигателя. Рабочая втулка цилиндров и внутренняя полость блока цилиндров в верхней части имеют кольцевые ребра, уменьшающие проходное сечение для охлаждающей воды, что улучшает отвод теплоты от рабочей втулки цилиндра. К цилиндрам смазка подводится по штуцерам, которые крепятся к нижней торцевой поверхности рабочей втулки цилиндра. Смазка под давлением из штуцеров поступает в каналы, высверленные вдоль стенок рабочей втулки, и попадает в поперечные несквозные каналы, подводящие ее на поверхность втулки цилиндра. Крышка цилиндра - чугунная, имеет отверстия для форсунки для впускного, выпускного, пускового и предохранительного клапанов. Охлаждающая полость крышки снабжена цинковыми протекторами. Вода из зарубашечного пространства цилиндра перетекает в крышку цилиндра по штуцерам, уплотненным резиновыми кольцами. Впускной, выпускной и пусковой клапаны притираются непосредственно к нижнему днищу крышки цилиндра, поэтому их разбирают, когда крышка снята. Впускной и выпускной коллекторы крепятся к крышкам цилиндра с противоположных сторон. Воздух во вспускной коллектор поступает из турбокомпрессора, расположенного на кронштейне, который крепится к задней торцевой стенке блока цилиндров. Блок-картер внизу по бокам имеет люки, закрываемые съемными щитами. Коленчатый вал двигателя - сплошной цельнокованый. Щеки кривошипа - овальной формы. Смазка из рамового подшипника к кривошипному подводится по наклонным каналам, высверленным в кривошипе. Шатун - кованый, с круглым сечением стержня и отъемной пяткой. В стержне высверлен канал для подвода смазки к головному подшипнику из кривошипного. Обе половины кривошипного подшипника залиты баббитом и стянуты двумя болтами. Головной подшипник имеет бронзовую втулку, застопоренную сверху болтом. Смазка на поверхность поршневого пальца подводится по кольцевой канавке на наружной поверхности втулки подшипника. Поршень - силуминовый, с четырьмя уплотнительными и двумя маслосъемными кольцами; одно из маслосъемных колец расположено внизу направляющей части поршня. Поршень снабжен продольными и поперечными ребрами жесткости. Полость головки поршня - закрытая, это предохраняет внутреннюю поверхность его донышка от образования масляного нагара и способствует выравниванию его температуры. Поршневой палец - плавающего типа. Распределительный вал двигателя расположен внутри блоккартера, опорами которого служат поперечные перегородки картера. Наличие люков в боковой стенке картера обеспечивает свободный доступ к распределительному валу. Вращение от коленчатого вала к распределительному передается зубчатыми колесами. В топливной системе двигателя используются топливные насосы золотникового типа и закрытые форсунки. Двигатель снабжен всережимным регулятором частоты вращения. В циркуляционную систему смазки входят: шестеренный двухсекционный насос, приводимый в действие от двигателя, уравнительная цистерна, сдвоенный фильтр, масляный холодильник и контрольно-измерительные приборы. Для прокачки масла перед пуском двигателя в ход служит ручной насос. Из мотылевого колодца масло засасывается первой секцией насоса и нагнетается в уравнительную цистерну, откуда самотеком поступает во вторую секцию. Второй секцией насоса масло нагнетается через фильтр и масляный холодильник к трущимся поверхностям деталей двигателя. Пуск двигателя в ход производится сжатым воздухом, наибольшее давление которого составляет 30 кгс/см2. Воздух нагнетается в баллоны двухступенчатым компрессором, приводимым в действие от коленчатого вала. Реверс двигателя осуществляется перемещением распределительного вала.3. Расчет шатунаМатериалом для изготовления стержня шатуна служат углеродистые качественные стали марок Ст.35, 40 и 45, легированные стали марок ЗОХ, 40Х, 20ХНЗА, 18ХН, и 38ХМЮА. Углеродистые стали применяются для тихоходных двигателей, легированные - для быстроходных.Шатун подвергается действию сил инерции поступательно движущихся масс и силы от давления газа на поршень.Расчет стержня шатуна начинается с предварительного выбора его размеров (см. рисунок 1). При выборе размеров шатуна могут оказаться полезными конструктивные соотношения шатунов указанных в справочных пособиях и инструкциях по эксплуатации прототипного двигателя.Расчетным диаметром сdср стержня является диаметр сечения на расстоянии 0,577 L от центра верхней головки шатуна, так как в этом сечении изгибающий момент достигает наибольших значений.Рис.1 – К расчету стержня шатунаПредварительно можно принять:гдеd0- диаметр осевого сверления для подачи смазки в головное соединение;D - диаметр цилиндра, смСтержень проверяется на продольный изгиб (продольную устойчивость) по формулам Тетмайера.- для углеродистой стали;где - ломающее критическое напряжение, кгс/см2 ;L — длина шатуна между осями, см, берется из прототипного ДВС;L = 1.38м = 138 см- радиус инерции расчетного сечения стержня шатуна,см; I— момент инерции этого сечения, см4;Определяем критическую силуОпределяем коэффициент запаса прочностиСтержень шатуна следует проверить на сжатие от силы Pz - условие выполненоРасчет верхней головки шатуна производиться на напряжения, возникающие от действия силы Рв иРи в ВМТ.Эти силы равныде Мп - масса комплекта поршня, см. справочные пособия и инструкции по эксплуатации прототипного двигателя, кг;- угловая скорость вращения коленчатого вала,= 0,39R - радиус мотыля, 50 см.Предварительные размеры (см. рисунок 6) неразъемной верхней головки выбираются по конструктивным соображениям:S =(0,17 - 0,22)*d = (0,17 - 0,22)*13 = 2,21..2.86 см. Принимаем S = 2,5cм13=(0,9-1,0)*d = (0,9-1,0)*13 = 11,7…13 смПринимаем 13 = 12cм12 =(1,4-l,6)* d = (1,4-l,6)* 13 = 18,2… 20,8смПринимаем 12 = 20cмh= (0,25 - 0,30)* d = (0,25 - 0,30)* 13 = 3,25 … 3,9 смПринимаем h= 3,5 cмРис. 2 –к расчету верхней головки шатунаРасчет нижней головки шатунаТаблица 1Размеры головкиПри двух болтахРасстояние между осями болтовДиаметр отверстия под шатунный болтДиаметр центрирующего выступаТолщина подошвы шатунаПродольный разбег1…3 ммРис. 3 – нижняя головка шатунаЗаключениеГлавными требованиями, которые определяют технико-экономические качества судовых энергетических установок (СЭУ), являются: малые масса и габариты при достаточной мощности, что способствует повышению скорости-простота обслуживания и высокая экономичность;-живучесть и надежность в работе при различных внешних воздействиях;-быстрое изменение нагрузки главных двигателей и направления вращения гребных винтов;-быстрый пуск и развитие полной мощности в наиболее короткое время;- устойчивость работы главных двигателей при малой частоте вращения;- минимально возможная шумность и отсутствие вибраций корпуса при работе главныхдвигателей;-технологичность конструкции для монтажа и ремонта установки.Список используемой литературы1. Афонин А.И., Попов Д.А. Теоретические основы и устройство главных и вспомогательных судовых энергетических установок. Методические рекомендации 2012 г.2. Гогин А.Ф. и др. «судовые дизели» (основы теории, устройство и эксплуатация) 1988 г.3. Васькевич Ф.А. «Двигатели внутреннего сгорания. Теория, эксплуатация обслуживание. 1979 г.