Материал: Конструкция Судовых ДВС - реферат2

2.4 Вывод по разделу

В этом разделе была рассмотрена конструкция остова и деталей движения двигателя типа 6ЧН 15/18. Остов двигателя обладает достаточной жесткостью при небольшой массе. Жесткость коленчатого вала обеспечивается за счет перекрытия шеек. Конструкция шатуна, с двутавровым сечением стержня, является более жесткой по сравнению с круглым сечением стержня. Для увеличения мощности двигателя до показателей современных двигателей можно увеличить диаметр цилиндра, за счет этого произойдет увеличение частоты вращения коленчатого вала.

3 Специальный анализ конструкции коленчатого вала

3.1 Выполняемые функции, условия работы и требования к конструкции коленчатого вала двигателя

Коленчатый вал – одна из наиболее ответственных деталей двигателя. Его стоимость может достигать 30% стоимости двигателя, масса – до 15% массы двигателя. Коленчатый вал (в составе КШМ) предназначен для преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение вала [2].

Условия работы коленчатого вала весьма сложные: - высокие механические знакопеременные нагрузки от давления газов и сил инерции масс движущихся деталей, которые вызывают: сжатие, растяжение, изгиб, кручение, а также крутильные, осевые, поперечные колебания вала и его элементов; - шейки вала подвергаются изнашиванию. [2]

Требования к конструкции коленчатого вала

- Достаточно высокие прочность и жёсткость при возможно минимальной массе;

- Износостойкость поверхности шеек вала;

- Допустимые удельные нагрузки в подшипниках вала и другие [2]. Вид коленчатого вала двигателя 6 ЧН 15/18 представлен на рисунке 2.3.

3.2 Материалы и способы изготовления конструкции коленчатого вала двигателя

1  Углеродистая или легированная стали. Крупные валы отковывают, валы небольших двигателей штампуют. [2]

2  Чугун повышенной прочности (высокопрочный, со сфероидальным графитом), который получают модификацией серого чугуна за счёт легирования добавками Si, Mn, Ni, Cr, Mo и т.д.

Рассматриваемый двигатель имеет стальной коленчатый вал. Преимущества чугунных валов: меньшая стоимость изготовления; возможность использования более рациональных конструктивных форм (с точки зрения снижения концентрации напряжений); меньшая чувствительность к концентраторам напряжений (рискам, царапинам и т.п.); повышенная износостойкость шеек (за счет наличия в чугуне графита и хорошей смачиваемости шеек маслом) [7].

Недостатки чугунных валов: пониженная жесткость и прочность и трудность обнаружения внутренних литейных пороков

Легированная сталь не увеличивает жесткости вала, но повышает его усталостную прочность и износостойкость [7].

3.3 Анализ (сравнение) вариантов конструкции коленчатого вала двигателя

Особое место в нагружении вала и его поломках вызывают крутильные и осевые колебания вала, создаваемые переменным крутящим моментом. Наиболее опасную величину напряжения кручения приобретают при резонансе вынужденных и собственных колебаний вала (работа двигателя в зоне критических оборотов). Опасными местами, где чаще всего действуют концентраторы напряжения, являются галтели перехода шеек к щекам (рисунок 3.1), испытывающие попеременные напряжения сжатия и расширения. Концентраторами напряжений могут быть также глубокие царапины и надрезы на шейках вала, а также дефекты материала, наличие в нем посторонних включений, нарушения технологии ковки и термической обработки.

Учитывая циклический характер всех рассмотренных сил и моментов, поломки вала обычно носят усталостный характер.

Рисунок 3.1

Изготовление литых чугунных валов технологически проще и существенно дешевле. Причем экономия металла увеличивается по мере усложнения конструкции вала, износостойкойсть шеек вследствие большего наличия в чугуне графита возрастает, надежность работы вала благодаря большой циклической вязкости чугуна повышается. Однако при изготовлении чугунных коленвалов особую роль играет качественное литье на современном оборудовании с целью исключения литейных пороков. Также прочностные свойства литого коленчатого вала полностью зависят от свойств используемого материала. В случае использования высокопрочных марок чугуна ВЧ или специального модифицированного чугуна марок СЧ коленчатый вал имеет достаточные характеристики прочности и не нуждается в дальнейшей термообработке. Литой коленчатый вал имеет равномерную твердость по всему сечению и она не снижается после шлифовки. Литые коленчатые валы из чугуна обладают лучшей способностью гашения крутильных колебаний. Литые чугунные валы обладают меньшей прочностью (особенно на изгиб), чем штампованные стальные валы. Поэтому у чугунных валов увеличивают диаметры шатунных и коренных шеек, толщину щек и радиусы галтелей. Чугунные коленчатые валы изготовляют полноопорными. Шейки чугунных валов имеют высокую износостойкость, что позволяет применять подшипники из свинцовистой бронзы. Применение углеродистой стали для изготовления коленчатых валов для двигателей малой и средней напряженности объясняется низкой стоимостью теромобработки и хорошими механическими свойствами этих сталей [9].

3.4 Оценка приемлемости использования вариантов конструкции коленчатого вала в анализируемом двигателе

Рассматривая возможность применения в данном двигателе коленчатого вала, выполненного из чугуна, предпочтительнее всё же будет выбрать вариант изделия, выполненного из стали, так как износостойкость будет выше.

3.5 Выводы по разделу

Из выше сказанного следует, что коленчатый вал, используемый в анализируемом двигателе отвечает необходимым требованиям износостойкости.

Заключение

Проанализировав конструкцию остова и деталей движения двигателя типа 6 ЧН 15/18, можно сделать вывод, что конструкция коленчатого вала обладает достаточной износостойкостью, являющейся необходимой составляющей работы двигателя. Коленчатый вал выполнен из легированной стали, что дает ему достаточную прочность и устойчивость к ударным нагрузкам.

Для дефорсирования двигателя будет приемлимо увеличение диаметра циллиндров.

Список использованных источников

1. Учебные материалы по дисциплине «Конструкция СДВС», размещённые в СДО «Фарватер» (Части 1 и 2 электронного учебного пособия).

2. Гаврилов В.В. Конспект лекций. – СПб.: ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова, кафедра ТиК СДВС, 2019.

3. Возницкий И.В., Михеев Е.Г. Судовые дизели и их эксплуатация – М.: Транспорт, 1990

4. Кане А.Б. Судовые ДВС: Учебник. – Л.: Судостроение, 1982

5. Двигатель 6ЧН 15/18 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.propulsionplant.ru/dvigateli/dizelnye-dvigateli/barnaulskii-zavod-transportnogo-mashinostroenija-imeni-v-i-lenina/dizeli-ch1518-i-chn1518.html

(дата обращения: 17.11.2021 г.).

6. Описание двигателя 3Д6 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://vk.com/away.php?utf=1&to=https%3A%2F%2Frevolution.allbest.ru%2Ftransport%2F00769315_0.html%23text (дата обращения 22.11.2021 г.).

7. Судовые коленчатые валы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://seaman-sea.ru/sudovie-dvigateli/179-kolenchatye-valy.html (дата обращения: 22.11.2021 г.)

8. Cовременные показатели дизелей [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.rostransport.com/science_transport/pdf/5/70-77.html (дата обращения: 22.11.2021 г.). 9. Коленвал из чугуна или стали [Электронный ресурс]. – Режим доступа https://ollimpia.ru/kolenval-iz-chuguna-ili-iz-stali/ (дата обращения: 22.11.2021 г.)

Приложение

Рисунок А.1 – Поперечный разрез двигателя типа 6ЧН 15/18

Рисунок А.2 – Продольный разрез двигателя типа 6ЧН 15/18