Файл: Тепловая напряженность, возникающая в поршневой группе главного дизельного двигателя теплохода ВолгоНефть 242 выполнена в соответствии с требованиями, указанными в задании на выполнение выпускной квалификационной работы.docx

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Выпускная квалификационная работа на тему «Тепловая напряженность, возникающая в поршневой группе» главного дизельного двигателя теплохода «ВолгоНефть 242» выполнена в соответствии с требованиями, указанными в задании на выполнение выпускной квалификационной работы.

Основой для написания выпускной квалификационной работы явились данные, полученные в период прохождения производственной (в том числе преддипломной) практики, а также материал, собранный и систематизированный на основании изучения технической литературы и технической документации, связанной с эксплуатацией и ремонтом судовых систем и судового главного дизельного двигателя.

Целью написания выпускной квалификационной работы является изучение тепловой напряженности возникающая в поршненовой группе главного дизельного двигателя. Для достижения поставленной цели в процессе написания выпускной квалификационной работы необходимо решить следующие задачи:

- изучить назначение цилиндро-поршневой группы;

- изучить теплонапряженность в цилиндро-поршневой группе;

- изучить конструктивные и эксплуатационные способы ограничения теплонапряженноси;

- изучить действия вахтенного механика при маневровых работах судна;

- выполнить расчет прочности клапана газораспределния дизеля согласно отчета о плавательной практике.

Актуальность данной выпускной квалификационной работы заключается в том, что решение поставленных задач является весьма значимым и призванным решать многие проблемы, связанные с безопасной и надёжной эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом главного дизельного двигателя. Также в процессе решения поставленных задач необходимо подробно рассмотреть вопросы, связанные с теплонапряженностью, необходимого для понимания возникающих нагрузок в цилиндро-поршневой группе .

В связи с этим возможно сделать вывод, что важность и актуальность темы, раскрываемой в данной выпускной квалификационной работе, очевидна, а решения, принятые в выпускной квалификационной работе, несомненно будут иметь возможность их практического применения.

---

Производственную практику проходил на танкере “Волгонефть 242” c главными двигателями 8NVD48-AU(8ЧРН 32/48)

1 НАЗНАЧЕНИЕ ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ.

Центрально поршневая группа предназначается для верчения коленчатого вала путем формирования давления в камере сгорания.
В состав поршневой группы входит
- Поршень(головка поршня)
- Поршневой палец
- Маслосьемные а также компресионные кольца
- Шатун
- Подшипники скольжения(вкладыши)
- Втулка цилиндров
Поршень - это цельная либо составная часть, которая предназначается с целью формирования давления путем сжатия топливо-воздушной смеси.
Поршни бывают цельные а также составные, охалаждаемые а также неохалаждаемые.
Состоит из головки поршня,маслосьемных а также компресионных колец,поршневого пальца а также юбки поршня.
Поршневой палец - это непрерывная либо единая часть предназначающаяся с целью крпеления поршня к шатуну.Поршневые пальцы бывают 2-х типов плавующие а также неподвижные.
Плавующие применяются в основном в быыстроходных судовых дизелях.Таким образом как плавающий палец равномерно снашивается.
Неподвижный поршневой палец применяется в старых либо не быстроходных судовых дизелях.
Маслосъемные а также компресионные кольца - кольца какие предназначаются с целью формирования давления а также не пропуска воздуха в картер( компресионные) а также с целью съёма избытков масла в камере сгорани-втулки(маслосъемные).

Шатун,деталь служит для передачи силы возникающей в камере сгорания на поршень и передаёт на коленчатый вал,что и обеспечивает оптимальную работу двигателя.Шатуны бывают литые и разборные. В судовых дизелях в шатуне есть канавка по которой подводится масло для смазывания подшипника скольжения в головке поршня и для охлаждения шатуна и подшипника.Шатун состоит из стержня, нижний -верхней головки,шатунных болтов.

Подшипники скольжения - это бобитовая конструкция служащая для исключения трения деталей и повысить экономичность эксплуатации судового дизеля.Чаще всего их изготавливают бронзы или бобита.В них есть специальные канавки для смазывания опорных на них деталей.

Втулка цилиндра - это втулка котора направляет движения поршня и образует рабочий объем цилиндра.Должны быть прочными и выдерживать осевую нагрузку поршня.Охлаждаются с помощью воды в зарубашечном пространстве.

---

1.1 Конструкции поршней

Поршни подвергаются перегрузкам от давления газов а также сил инерции. А кроме того поршень гарантирует удаление тепла. Поршневые кольца изнашиваются при больших температурах. Поршень представляет усилия от расширения газов в шатун а также должен обеспечивать уплотнение камеры сгорания от пропуска газов а также устранить попадания масла в цилиндр.
Серьезными критериями работы поршневой группы имеют место у многооборотных дизелей, в частности двухтактного ДВС, из-за высокой термической загрузкой.
Поршневая группа состоит из поршня в сборе, уплотнительных а также маслосъемных колец, поршневого пальца. Согласно конструктивным признакам отличают поршни тронковые, а также крейцкопфные.¹

Тронковые поршни (рисунок 1) соединяются с шатуном поршневым пальцем. Для обеспечения газонепроницаемости полостей цилиндра поршень снабжают уплотнительными кольцами, а для предотвращения попадания масла в камеру сгорания маслосъемными кольцами. Материалом для поршней служит чугун марок СЧ24-44, СЧ28-48 и сталь. Поршни небольшого диаметра быстроходных двигателей можно изготовлять из алюминиевых сплавов (АЛ1, АЛ2, АК2, АК4). Поршень состоит из тронка или юбки 1, головки поршня 3, поршневыми кольцами 2, днища поршня 4


Рисунок 1-Тронковый поршень

Такие поршни имеют малый вес и небольшие температурные напряжения в днище; недостатки поршней незначительная износостойкость и большой коэффициент теплового линейного расширения.

Уплотнительные кольца 1 (рисунок 1) обеспечи­вают плотность поршня в цилиндре, предотвращают прорыв газов в картер двигателя и способствуют отводу тепла от головки поршня через втулку цилиндра охлаждающей воде.

Маслосъемные кольца 2 служат для удаления излишнего масла с цилиндра, это уменьшает нагар в цилиндре, и не допускают проникновения масла в камеру сгорания. Материалом для изготовления колец служит чугун СЧ24-44, реже сталь. Кольца изготовляют самопружинящими с разрезом-замком, обеспечивающим заводку кольца в канавку поршня и воз­можность теплового расширения кольца. Число уплотнительных колец шесть—три,

маслосъемных три—одно.

---

Поршневые кольца (рисунок 2) делятся на уплотнительные и маслосъемные.

Рисунок 2- Поршневые кольца

Поршневые кольца располагают в канавках, проточенных в теле поршня.

Уплотнительные кольца, как правило, прямоугольного сечения, рабочая поверхность кольца и поверхность зеркала цилиндра параллельны.

В отличие от уплотнительных (компрессионных) маслосъемные кольца имеют скос (рисунок 2, а), с помощью которого масло удаляется из зеркала цилиндра и через специальные каналы в поршне стекает в картер. Необходимо особо быть вниматель­ным при монтаже маслосъемных колец, не допуская установки кольца скосом вниз, так как тогда масло будет попадать в камеру сгорания. Зазоры между поршневыми кольцами и стенками ка­навки в радиальном направлении равны 0,5—1,0 мм, по высоте 0,15—0,066 мм.

Типы замков поршневых колец показаны на рисунке 2, б. При установке колец на поршень необходимо стыки (замки) распола­гать в разных положениях по окружности во избежание утечки газов. Поршневые кольца поршней двухтактных двигателей для предохранения от проворачивания и попадания замка в район расположения окоп стопорят фиксаторами.

Конструкция камеры сгорания двигателя, тип продувки, расположение в крышке клапанов и форсунки, все эти детали определяют форму днища поршня. Днище поршня может иметь вогнутую форму, двояковогнутую, выпуклую и другие конструкции форм. Некоторые формы днищ поршней изображены на рисунке 3. При данном диаметре поршня более 400 мм головку поршня изготавливают съемной. Головку изготовляют из жаропрочного материала, и облегчает ремонт. Головку закрепляют болтами или шпильками.

В разных конструкциях поршня поверхность днища служит для защиты от нагара и теплового нагревания, при этом закрывают мембраной; для увеличения жесткости днище снизу крепят ребра, которые улучшают его охлаждение.


Рисунок 3- Головки поршня

.

Поршневой палец 1 (Рисунок 4) размещен в приливах (бобыш­ках) 2 и фиксируется от осевого смещения пружинными кольцами 3. Пальцы закрепляются стопорным болтом 6 либо свободно вращаются пальцы плавающего типа. Пальцы плавающего типа более распространены у быстроходных двигателей.



Рисунок 4 - Поршневые пальцы и способы их фиксации

Бронзовые втулки 4, запрессованные в бобышки чугунного поршня

---

, являются подшипниками для поршневого пальца плавающего типа. Пальцы изготовляют из малоуглеродистой стали 15 или 20 с последующей цементацией и шлифованием или из легированной стали 15ХМА, 12МХ2А, 18ХНМА, 20Х и др. с последующей закалкой. В некото­рых конструкциях поршней с целью предотвращения соприкосно­вения пальца с зеркалом цилиндра ставят алюминиевые за­глушки 5 грибовидной формы.

Поршень крейцкопфного двигателя соединен с шатуном, штоком и крейцкопфом. Поршень крепят к штоку специальными фланцевым соединением (рисунок 5). Поршень крейцкопфного двигателя не подвергается нагрузкам от боковых усилий.




Рисунок 5- Поршень крейцкопфного двигателя
1.2 Формы камер сгорания

С
уществуют разные виды камер сгорания (рисунок 6)в судовых дизельных двигателях такие как:
Рисунок 6 – Формы камер сгорания

а) С плоским днищем. б) Полусферическим углублением в) С выступом в центре днища (Гессельман). г) С углублением трапецеидальной формы. д) Сферическим углублением в поршне. е) сферической формы со вставной горловиной.




Рисунок 7- Поршень в разрезе

В тронке ( рисунок 7) сделаны специальные приливы 3 (бобышки) с отверстиями ,в которых размещен поршневой палец 5 Для исключения осевого смещения пальца он стопорится специальными пружинными кольцами (кольца Зегера),устанавливаемые в специальные проточки 4.В высокооборотных двигателях иногда применяют поршни укороченной юбкой (3Д6, М400)с целью уменьшения сил инерции. Вес поршней во всех цилиндрах двигателя должен быть одинаков с допустимым допуском разницы в весе, указанного в инструкции завода.

Поршни изготавливают цельными или составными, охлаждаемыми и неохлаждаемыми

Основные типы конструкций поршней (рисунок 8)

а) б) в) Рисунок 8 а - Основные типы конструкций поршней

а) Поршень 6ЧНСП27.5\36; б) Неохлаждаемый поршень; в) Составной поршень с охлаждением маслом.

---