Дипломная работа на тему: Расчет судового двигателя. Анализ основных правлений развития судового дизелестроения

Введение

Переход к рыночным отношениям, в том числе и в судоходных компаниях, потребовал проведения работ по усовершенствованию судовых энергетических установок с целью повышения их технико-экономических показателей, а именно применения на них в качестве главных и вспомогательных энергетических средств, современных и перспективных дизелей.

При этом основной целью таких усовершенствований является обеспечение надежности, экономичности и высокой степени автоматизации энергетических установок, а также уменьшение стоимости перевозок грузов судами при высокой маневренности, что должно обеспечить их конкурентоспособность.

На сегодняшний день в процессе развития мирового дизелестроения выделились основные пути совершенствования дизелей: рост среднего эффективного давления, снижение расхода топлива, повышение безотказности и долговечности двигателей.

В СССР пополнение флота производилось в основном за счет строительства судов в ГДР, Польше, Югославии, Финляндии и др. На большом числе судов внутреннего плавания использовались в качестве главных двигателей дизели, изготовленные на комбинате SKL (Магдебург, Германия).

В настоящее время на судах речного флота России эксплуатируется приблизительно 35 тысяч в подавляющем большинстве четырехтактных дизелей, из которых 30 тыс. главных и вспомогательных судовых дизелей отечественного производства.

Главные двигатели речных судов новой постройки - это дизели с газотурбинным наддувом (со свободным турбокомпрессором), отличающиеся высокой экономичностью

Проект буксирного судна Р-50 "Рейдовый 50" для местных эксплуатационных рейсов и внутригородских линий, разработанный Силовая установка судна состоит из двух двигателей внутреннего сгорания марки WD 615 мощностью 176 кВт каждый при 1500 об/мин. Двигатели шестицилиндровые, четырехтактные. Один двигатель правого вращения, второй - левого.

Двигатели снабжены несоосным, одноходовым, с фрикционной двухдисковой муфтой, шестеренчатым реверс-редуктором с передаточным отношением на передний ход 1:3 и на задний ход - 1:3

Управление двигателями централизованное, из рулевой рубки. Кроме того сохранена возможность управления главными двигателями из моторного отделения, не нарушая регулировки централизованного управления.

Пуск двигателей - электростартерный и резервный - воздушный.

В основе проектирования любого нового технического объекта лежит этап анализа современного состояния соответствующей области техники.

Поэтому цели проектирования нового дизеля определяются в результате сопоставления технических параметров дизеля-прототипа и особенностей его конструкции с лучшими образцами отечественного и зарубежного дизелестроения.

Высокооборотные дизели (ВОД) являются основным типом двигателей на большинстве речных судов. Они применяются как в качестве основных, так и в качестве вспомогательных двигателей. Обширная область их применения обусловлена малыми габаритами, значительным ресурсом, невысокими затратами на техническое обслуживание и ремонт, невысокими удельными расходами топлива и масла.

Одной из наметившихся тенденций развития главных двигателей речных судов является увеличение их числа оборотов и соответствующим переходом двигателей из класса средней оборотности в класс повышенной оборотности.

Уже в настоящее время двигатели повышенной оборотности с частотой вращения от 750 до 1500 об/мин составляют 20% от общего количества судовых дизелей, а высокооборотные дизели (n 1500 об/мин) - 45% /1/. Однако для таких двигателей характерны высокая частота вращения коленчатого вала, повышенная жесткость рабочего процесса, более высоких температур отработавших газов, чем у мало- и среднеоборотных дизелей, что сопряжено со значительными механо-, тепло- и вибронагруженностью деталей двигателя, в частности его остова. При этом для двигателей повышенной оборотности особое значение приобретают вопросы совершенствования виброакустических характеристик.

Рис. 1.1. Дизель WD 615 мощностью 176 кВт при 1500 об/мин

Достигнутый технический уровень главных дизелей судов речного флота характеризуется основными показателями, приведенными в табл. 1.1.

Отсутствие в России крупного гидротехнического строительства в основных воднотранспортных бассейнах исключает принципиальное изменение условий судоходства на внутренних водных путях, а, следовательно, делает маловероятным рост максимальных значений водоизмещений судов внутреннего плавания. Удорожание нефтепродуктов на внутреннем и внешнем рынках делает нецелесообразным увеличение скорости судов.

В этих условиях маловероятен рост мощности энергетических установок, а возрастание агрегатной мощности судовых дизелей, применяемых на речном флоте, возможно только для новых судов, оснащенных одновальными судовыми энергетическими установками. Это улучшает пропульсивные качества установки, но ухудшает маневренные качества судна (т.к. не возможно маневрирование за счет изменения частоты вращения двигателей разных бортов). Поэтому по мере увеличения степени форсированности из числа используемых на речном флоте могут быть исключены такие распространенные двигатели как 6-8 ЧРН 32/48 (NVD48) и 6 ЧРН 36/45 (Г60, Г-70, Г-74).

Параметры современных дизелей судов речного флота

Показатель

Дизели

Среднеоборотные

Высокооборотные

Удельная масса, кг/кВт Удельный расход топлива, г/(кВтч) Удельный расход масла, г/(кВтч) Ресурс до переборки, тыс. ч Ресурс до капитального ремонта, тыс. ч Удельная суммарная трудоемкость технического обслуживания, чел-ч/1000 ч

Примечание. В числителе для дизелей с реверс-редукторной передачей, в знаменателе - с прямой передачей.

В планах дизелестроительных предприятий России предполагается производство новых двигателей размерностей 22/22 для ПО "Двигатель революции" и 15/18 для АО "Трансмаш".

Важной особенностью предполагаемой замены является сохранение типажа высокооборотных двигателей (12/14, 15/18, 18/20, 18/22). Даже в том случае, если эти данные отражают только планы заводов, они важны как отражение тенденций развития отечественного дизелестроения.

Возникшие у дизелестроительных предприятий трудности в переходе к рыночным отношениям, заставляют судовладельцев рассматривать в качестве альтернативных другие типы дизелей, прежде всего тепловозные.

Обновление парка дизелей речных судов при практически фиксированных максимальных значениях водоизмещения только за счет роста среднего эффективного давления будут сопровождаться увеличением доли двигателей повышенной и высокой оборотности (1500< n< 3000 об/мин) с постепенным вытеснением дизелей имеющих номинальную частоту вращения меньше 750 об/мин из энергетических установок вновь строящихся судов.

Тенденции развития главных двигателей речных судов зарубежного и отечественного дизелестроения и прогноз на период 2000 года свидетельствует о том. Что магистральным направлением развития дизелестроения остается повышение топливной экономичности в сочетании со снижением массогабаритных показателей. Уже в ближайшей перспективе для дизелей с частотой вращения коленчатого вала до 1500 об/мин реально достижение удельного расхода топлива не более 180-190 г/(кВтч).

Также будет увеличиваться среднее эффективное давление. Сейчас у зарубежных моделей двигателей оно находится в пределах от 2 до 2,5 МПа и ведутся работы по созданию двигателей со средним эффективным давление до 3 МПа.

Наиболее распространенным способом повышения мощности двигателей внутреннего сгорания является наддув. Наддув дает возможность значительного (в несколько раз) увеличения мощности двигателя при практически неизменных значениях индикаторного КПД и относительно небольшом увеличении массовых и габаритных показателей.

Наибольшее применение получил газотурбинный наддув. Для наддува судовых дизелей выпускаются турбокомпрессоры стандартного ряда: типа ТК, состоящие из одноступенчатого центробежного компрессора и одноступенчатой осевой газовой турбины, и типа ТКР, состоящие из одноступенчатого центробежного компрессора и осевой или радиальной центростремительной турбины.

Наряду с этим все большее значение приобретают работы по повышению надежности двигателей, расширения диапазона применяемых топлив и их эмульсий, уменьшение вредных выбросов в окружающую среду, в том числе и с охлаждающей водой.

Оглавление

- Введение

- Расчет судового двигателя

- Анализ основных направлений развития судового дизелестроения

- Выбор проектируемого двигателя

- Многовариантный тепловой расчет четырехтактного дизеля

- Параметры турбокомпрессора

- Тепловой расчет цикла по методу Гриневецкого - Мазинга

- ,1 Процесс наполнения

- Процесс сжатия

- Процесс сгорания

- Процесс расширения

- Процесс выпуска

- Индикаторные и эффективные показатели дизеля

- Абсолютные и относительные тепловые балансы дизеля

- Кинематический и динамический расчёт двигателя

- Расчет на прочность основных деталей двигателя

- Расчет коленчатого вала

- Расчет на прочность деталей цилиндро-поршневой группы

- Расчет поршня

- Расчет поршневого пальца

- Расчет поршневого кольца

- Расчет цилиндровой втулки

- Расчет шатуна

- Расчет коренного подшипника скольжения судового дизеля

- Расчет выпускного клапана

- Расчет агрегата наддува

- Расчет компрессора

- Расчет газовой турбины

- Научно - исследовательский фрагмент. Установка генератора кавитации в топливную систему буксира проекта Р-50

- Обоснование установки генератора кавитации

- Сущность изобретения

- Формула изобретения

- Технологический раздел. Применение полимерных клеёв в судоремонте

- Общие технические требования и указания

- Сборка деталей узлов с применением клея

- Контроль качества

- Методика испытания клея на сдвиг

- Требования безопасности

- БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ .1 Оценка пожароопасной обстановки в ЧС

- Общие сведения

- Оценка пожарной обстановки

- Оценка пожароопасной обстановки в населенном пункте

- Оценка протяженности зоны теплового воздействия при горении заводского здания

- Определение протяженности зоны теплового воздействия при горении резервуара с нефтепродуктами, расположенного на судне

- Оценка степени термического поражения человека от горящего резервуара с нефтепродуктами

- Охрана труда

- Расчет уровня вибраций опорных поверхностей дизеля в октавных полосах частот и выбор виброизоляторов

- Программа расчета уровней вибраций дизеля WD 615 в октавных полосах частот

- Расчет уровня вибраций опорных поверхностей в октавных полосах частот

- Выбор виброизолятора для дизеля

- Проектирование системы виброизоляции

- Подготовка данных для построения спектров вибрации

- Технико-экономическое обоснование проекта

- Общие сведения

- Обоснование судна- прототипа

- Выбор эксплуатационных показателей. Эксплуатационные показатели сравниваемых судов

- Расчёт годового объёма продукции

- Определение расчетной цены двигателя

- Расчёт строительной стоимости судна с новой СЭУ

- Расчёт затрат на оплату труда экипажа

- Расчёт затрат на топливо и энергию

- Расчёт размера амортизационных отчислений В Ы В О Д Ы

- Список использованной литературы

Список литературы

1. БЕЗЮКОВ О.К. Парк дизелей судов внутреннего и смешанного плавания и перспективы его развития. Электронное учебное пособие. СПГУВК. 1997.

. Правила технической эксплуатации дизелей речного флота. М.: Транспорт, 1989.

3. БЕЗЮКОВ О.К., НЕСТЕРЕНКО И.Ф.. Расчет рабочего цикла четырехтактного судового дизеля с газотурбинным наддувом. СПб.: СПГУВК, 2008. 54 с.

4. ХАНДОВ З.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания. - М.: Транспорт, 1968.

. НЕСТЕРЕНКО И.Ф. Судовые двигатели внутреннего сгорания и их эксплуатация. Методические указания. СПб.: СПбГУВК, 1997.

6. Дизели. Справочник. / Под ред. В.А. Ваншейдта. М.: Машиностроение, 1964.

7. ХАНДОВ З.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания. (Конструкции и расчеты). - М.: Транспорт, 1968.

. ВАНШЕЙДТ В.А. Конструирование и расчет прочности судовых дизелей. - Судостроение, 1969.

. САМСОНОВ В.И., ХУДОВ Н.И. Двигатели внутреннего сгорания морских судов. - М.: Транспорт, 1990.

. ЛЕБЕДЕВ О.Н., СОМОВ В.А., КАЛАШНИКОВ С.А.. Двигатели внутреннего сгорания речных судов. - М.: Транспорт, 1990.

. Справочник по технической механике. / Под ред. Акад. А.Н. Динника. М.-Л.: ОГИЗ-ГОСТЕХИЗДАТ, 1949.

. КАМКИН С.В., ВОЗНИЦКИЙ И.В., ШМЕЛЕВ В.П.. Эксплуатация судовых дизелей.- М.: Транспорт, 1990.

. ЛЕБЕДЕВ О.Н., СОМОВ В.А., КАЛАШНИКОВ С.А. Двигатели внутреннего сгорания речных судов. М.: Транспорт, 1990, 328 с.

14. НЕСТЕРЕНКО И.Ф. Методика расчета агрегата наддува. СПб., ГУВК,1999, 17 с.

15. КАМКИН С.В., ВОЗНИЦКИЙ И.В., ШМЕЛЕВ В.П. Эксплуатация судовых дизелей. М.: Транспорт, 1990, 344 с.

16. ВЕШКЕЛЬСКИЙ С.А. Справочник судового дизелиста. Вопросы и ответы. - Л.: Судостроение, 1990, 368 с..

. МАТВЕЕВ Ю.И. Лазерные технологии в судовом машиностроении: монография. - Н.Новгород: ГОУ ВПО ВГАВТ, 2003. - 96 с.

18. СКОРНЯКОВ В.П. Безопасность жизнедеятельности. Часть II. Безопасность в чрезвычайных ситуациях: Учебное пособие. - СПб.: СПГУВК, 1996. - 113 с.

19. СКОРНЯКОВ В.П. Безопасность жизнедеятельности. Защита от чрезвычайных ситуаций объектов водного транспорта. Методическое пособие. - СПб.: СПГУВК, 2000. - 19 с.

. СКОРНЯКОВ В.П., ФЕДОРОВ Е.Ю. Безопасность жизнедеятельности. Защита от ЧС: Учебно-методическое пособие. - СПб.: СПГУВК, 2008. - 63 с.

21. Методические указания по определению экономической эффективности внедрения новой техники на промышленных предприятиях. - Л.: Транспорт, 1984.

22. Отраслевая методика определения экономической эффективности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений на предприятиях речного транспорта. - Л.: Транспорт, 1988.

. ЛАЗАРЕВ А.Н., ФИЛИППОВ Н.М. Экономическое обоснование дипломных проектов по судовым энергетическим установкам судов речного флота. Методические указания. СПб., СПГУВК, 1999.

. ЛАЗАРЕВ А.Н., ФИЛИППОВ Н.М., СЕЛИВАНОВ Е.Н., СИЛАНТЬЕВ В.А., СМИРНОВ С.П. Справочные материалы для выполнения курсовых и дипломных проектов и практических занятий. Методические указания. СПб., СПГУВК, 2003.

25. КАРДАКОВ А.А. Автореферат. Диссертации на тему соискание учёной степени кандидата технических наук. Оценка технического состояния судовых дизелей и систем газовыпуска методом теплового диагностирования.