Снижение затрат на ремонт и эксплуатацию теплохода проекта 1741А путем модернизации судовой энергетической установки и буксирного устройства

Тип:
Добавлен:

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

.ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА МОДЕРНИЗАЦИИ

.1Толкач - буксир проекта 1741А

.2Актуальность темы дипломного проекта

.3Анализ характеристик маневренности

.4Анализ выбора судовых двигателей

.5Анализ выбора судовой буксирной лебёдки

.6Цель и задачи дипломного проекта

.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

.1Проверочный расчет валопровода

.1.1Определение диаметра валопровода

.1.2Проверочный расчет прочности промежуточного вала

.1.3Проверочный расчет прочности гребного вала

.1.4Проверочный расчет на критическую частоту вращения гребного вала

.1.5Проверочный расчет вала на продольную устойчивость

.2Расчет систем СЭУ

.2.1Расчет топливной системы

.2.2Расчет масляной системы

.2.3Расчет системы охлаждения

.2.4Расчет системы сжатого воздуха

.2.5Расчет газовыпускной системы

.3Проверочный расчет остойчивости судна

.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

.1Описание детали

.2Материалы и заготовки полумуфт

.3Проектирование технологического процесса

.4Расчет режима резания

.ОХРАНА ТРУДА

.1Общие положения

.2Охрана труда на водном транспорте

.3Обслуживание судовых двигателей внутреннего сгорания

.4Требования безопасности в машинном отделении

.ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

.1Общие положения

.2Требования к судам по охране окружающей среды

.2.1Предотвращение загрязнения нефтью

.2.2Предотвращение загрязнения сточными водами

.2.3Предотвращение загрязнения мусором

.3Экологическая безопасность при проектировании судовых дизелей

.3.1Расчет выбросов оксидов азота

.3.2Расчет выбросов оксида углерода

.3.3Расчет выбросов сажи

.4Расчет автономности плавания судна

.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

.1Капитальные вложения в СЭУ

.2Текущие расходы

.3Приведенные затраты

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение

Актуальность темы дипломного проекта. В практике судовождения нередко приходится иметь дело с буксировкой, а также с использованием буксира при выполнении рейдовых работ и для проводки состава по малым извилистым рекам. Поэтому, чтобы данные операции проходили успешно, на судне должно быть исправное буксирное устройство. А также, со временем, возникает необходимость замены главных двигателей, которая вызвана их моральным и физическим износом.

Резкое уменьшение объёмов отечественного судостроения, наблюдаемое в течение последнего ряда лет, привело к моральному и физическому старению флота, средний возраст которого составляет около 30 лет. Согласно официальным данным, свыше 40 судов уже выработали свой нормативный срок службы и не удовлетворяют современным эксплуатационным и техническим требованиям.

Одним из возможных путей решения этой проблемы является модернизация и переоборудование судов старой постройки. Модернизация позволяет в относительно сжатые сроки, без изменения основного назначения судна, привести его в состояние, соответствующее современным требованиям, нормам и правилам.

Основанием для модернизации является технико-экономическая целесообразность, подтверждаемая соответствующими расчётами.

В связи с изложенным тема дипломного проекта является актуальной.

Связь темы дипломного проекта с общенаучными (государственными) программами и планом работы академии. Работа выполнялась в соответствии с научной целевой комплексной программой «Повышение эффективности судовых главных и вспомогательных энергетических установок» ОИВТ (филиал) ФБОУ ВО «СГУВТ». Регистрационная карта ФГНУ «Центр информационных технологий и систем органов исполнительной власти» (ЦИТиС) И111130084407, регистрационный номер 01201180546.

Целью дипломного проекта является снижение затрат на ремонт и эксплуатацию теплохода проекта 1741А путем модернизации судовой энергетической установки и буксирного устройства, с последующим использованием судна на рейдовых работах и на малых извилистых реках.

Идея дипломного проекта заключается в снижении затрат на ремонт и эксплуатацию теплохода проекта 1741А за счет модернизации судовой энергетической установки и буксирного устройства.

Методы исследования. В процессе выполнения исследования применялись: научно-техническое обобщение литературных источников, типовые методики по теоретическим расчетам систем СЭУ, валопровода и остойчивости судна.

Обоснованность идостоверность расчетов, выводов и рекомендаций подтверждаются: применением рекомендованных методов расчетов и принятыми уровнями допущений при внедрении данных полученных в дипломном проекте в производство.

Практическая значимость дипломного проекта. Основные результаты расчетов и технических решений разработанные в дипломном проекте выполнены и предложены к внедрению.

На защиту выносятся следующие результаты:

1.Результаты анализа и выбора главных двигателей, буксирной лебедки.

2.Результаты проверочного расчета систем СЭУ, расчет валопровода, расчет остойчивости судна.

3.Расчет выбросов оксидов азота, оксида углерода, сажи.

4.Технология изготовления полумуфты ТНВД.

5.Результаты технико-экономического расчета.

Структура и объем дипломного проекта. Дипломный проект состоит из введения, шести глав, заключения, списка используемых источников. Изложен на 101 странице машинописного текста, содержит 27 рисунков, 26 таблиц, список используемых источников из 25 наименований.

1.Описание объекта модернизации

1.1Толкач - буксир проекта 1741А

Рисунок 1.1 - Буксир - толкач проекта 1741

Суда проекта 1741 разрабатывались для работы на р. Иртыш, Обь, Енисей, Лена в условиях сильного течения. Суда оборудованы автосцепным устройством типа УДР-50. Имеют мощность главных двигателей 600 л.с. Данные суда строились на судостроительном предприятии Тюменский судостроительный завод (Россия, Тюмень). Класс речного регистра: «Р».

Проект 1741А - модификация, имеющая главные двигатели увеличенной мощности, ледовое усиление корпуса и отличающаяся остеклением рубки. Имеют мощность главных двигателей 740 л.с. Управление судном автоматизировано. Данные суда строились на судостроительном предприятии Тюменский судостроительный завод (Россия, Тюмень). Класс речного регистра: «Р».

Проект: 1741 (Амурская серия). Тип: Буксир-толкач для работы на р. Амур. Имеют мощность главных двигателей 600 л.с. Данные суда строились на судостроительном предприятии Сретенский судостроительный завод (Россия, Читинская обл., пос. Кокуй). Класс речного регистра: «Р».

Суда всех вышеупомянутых проектов изначально были оборудованы эхолотом <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%85%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D1%82>, радаром <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%80>, станциями дальней и ближней радиосвязи. Суда допущены для движения в тумане и по водохранилищам вне видимости береговых ориентиров.

Таблица 1.1 - Основные характеристики теплохода проекта 1741А

№ПараметрОбозначениеРазмерностьЗначение1.Размеры судна габаритные: - длина - ширина - высота от ОЛ до верха несъёмных частей

м

м

м33

,3

12,62.Высота надводного бортам1,183.Водоизмещение с полнымизапасамит255/2524.Осадка при водоизмещении 255/252 тм1,55.Скорость судна на глубокой тихой воде (без состава)км/час19,0/19,76.Мест для экипажа-шт11,07.Автономность плавания-сут.9,0/20,0

Таблица 1.2 - Главные двигатели

№ПараметрОбозначениеРазмерностьЗначение1.Дизель - 8 ЧНСП 18/22: четырёхтактный, простого действия, тронковый, однорядный с вертикальным расположением цилиндров, с газотурбинным наддувом, с реверс редукторной передачей (27РРП-300-2,46), автоматизированный.2.Количество-шт23.Мощность на валуэ. л. с3154.Мощность на фланце редуктораэ. л. с3005.Частота вращения вала дизеляоб/мин7506.ПускСжатым воздухом7.Реверс - редуктор27РРП-300-2,468.Передаточное отношение: - на переднем ходу - на заднем ходуip ip- -2,46 2

Таблица 1.3 - Движители

№ПараметрОбозначениеРазмерностьЗначение1.ТипГребной винт2.Количество-шт2,03.Диаметрм1,364.Шагм1,685.Число лопастейшт4,06.Шаговое отношение-1,2357.Дисковое отношение-0,0,538.Материал--Сталь 25Л-II9.Вес230

Таблица 1.4 - Электростанция

№ПараметрОбозначениеРазмерностьЗначение1.Марка дизель - генератора--ДГА 25-9М2.Количество-шт2,03.Дизель--4Ч 10,5/134.Мощность дизеляэ. л. с.40,05.Частота вращенияоб/мин1500,06.ПускЭлектростартером7.Генератор--МСК 82-48.Род тока--Переменный9.Мощность генераторакВт25,010.НапряжениеВ220,0

Таблица 1.5 - Рулевое устройство

№ПараметрОбозначениеРазмерностьЗначение1.Рулевой органНасадки поворотные со стабилизаторами2.Количество-шт2,03.Диаметр насадким1,3764.Длина насадкиLм1,165.Длина стабилизатораlм0,76.Рулевая машинаР077.Количество-шт2,08.Крутящий момент при перекладке насадок на угол ±35°Мктсм2,59.ЭлектродвигательАОМ 41-410.МощностькВт2,211.Частота вращенияоб/мин1420,012.Привод к насадкамЭлектрогидравлический

Таблица 1.6 - Буксирное и сцепное устройства

№ПараметрОбозначениеРазмерностьЗначение1.Гак буксирныйПружинный2.Тяговое усилие-тсм123.Лебёдка буксирнаяТип 1,5/3/124.Диаметр тросамм305.Длина тросаLм2406.Тяговое усилие при выбирании троса-тс1,57.То же, при отрыве кормового якоря-тс38.То же, при затянутом тормозе-тс129.ЭлектродвигательМАП 4/810.МощностькВт7,511.Частота вращенияоб/мин1375/62012.АвтосцепУДР-50

1.2Актуальность темы дипломного проекта

Буксиры-толкачи с баржами составляют основу грузового флота на российских внутренних водных путях. В практике судовождения нередко приходится иметь дело с буксировкой - тягой одного судна (буксируемого) другим (буксирующим), а также с использованием буксира при выполнении рейдовых работ и для формирования состава. Поэтому, чтобы данные операции проходили успешно, на судне должны быть исправные буксирные устройства. Как показывает опыт, толкание несамоходных судов в некоторых условиях эксплуатации связано со значительными трудностями и потому не может полностью заменить буксировку. Характерная для толкаемого состава большая длина оказывается неприемлемой для условий плавания прежде всего на реках с узкими и извилистыми участками судового пути. А также, со временем, главные двигатели, моральноустаревают и требуют замены.

Резкое уменьшение объёмов отечественного судостроения, наблюдаемое в течение последнего ряда лет, привело к моральному и физическому старению флота, средний возраст которого составляет около 30 лет. Согласно официальным данным, свыше 40 судов уже выработали свой нормативный срок службы и не удовлетворяют современным эксплуатационным и техническим требованиям.

Одним из возможных путей решения этой проблемы является модернизация и переоборудование судов старой постройки. Модернизация позволяет в относительно сжатые сроки, без изменения основного назначения судна, привести его в состояние, соответствующее современным требованиям, нормам и правилам.

Целью модернизации теплохода проекта 1741А является снижение затрат на ремонт и эксплуатациюсудовой энергетической установки и буксирного устройства.

Основанием для модернизации является технико-экономическая целесообразность, подтверждаемая соответствующими расчётами.

1.3Анализ характеристик маневренности

судовой двигатель буксирный валопровод

Маневренные характеристики судна обуславливаются управляемостью. Управляемость судна - способность судна двигаться по заданной траектории, она характеризуется двумя качествами: поворотливостью, и устойчивостью на курсе.

Поворотливость - это способность судна изменять направление движения и двигаться по заранее выбранной судоводителем криволинейной траектории.

Устойчивостью на курсе называется способность судна сохранять прямолинейное направление движения в соответствии с заданным курсом.

К основным маневренным характеристикам судна относятся:

·скорость судна при выполнении маневра;

·элементы циркуляции;

·путь и время торможения судна.

Эти характеристики определяются по результатам натурных маневренных испытаний судна после его постройки (сдаточных испытаний) и оформляются в виде таблицы маневренных характеристик. Для уточнения маневренных характеристик в процессе эксплуатации судна при различных внешних условиях, состоянии корпуса и видах загрузки периодически проводятся маневренные испытания силами экипажа.

Натурные методы получения маневренных характеристик основаны на последовательных определениях места судна в процессе проведения заданных маневров по различным ориентирам либо с использованием высокоточных навигационных систем.

В процессе выполнения маневров (циркуляция, пассивное торможение с остановленным двигателем, активное торможение при реверсировании главного двигателя) через короткие промежутки времени (15-30 с), замечаемые по секундомеру, берутся пеленги и дистанции ориентира и отмечаются значения курса, скорости и оборотов винта.

За начало маневра циркуляции принимается момент начала перекладки руля, за начало торможения - момент передачи команды по машинному телеграфу. Окончанием маневра циркуляции является поворот на 360°, активного торможения - полная остановка судна, пассивного торможения - доклад рулевого о невозможности удержания судна на курсе.

Поворотливость характеризует способность судна к изменению курса, при движении по криволинейной траектории. Такое движение в общем случае является весьма сложным, его параметры зависят от начальных и внешних условий. Для суждения о поворотливости обычно анализируют циркуляцию судна как наиболее простой вид его криволинейного движения.

Циркуляцией судна называется криволинейная траектория перемещения центра тяжести судна при перекладке рулевого органа. По времени циркуляционное движение судна разделяется на три периода: маневренный I, эволюционный II и установившейся циркуляции III.

Маневренный период - период, в течение которого происходит перекладка руля на определенный угол. С момента начала перекладки руля судно начинает дрейфовать и крениться в сторону, противоположную перекладке руля, и одновременно начинает разворачиваться в сторону перекладки руля. В этот период траектория движения центра тяжести судна из прямолинейной превращается в криволинейную, происходит падение скорости движения судна.

Эволюционный период - период, начинающийся с момента окончания перекладки руля и продолжающийся до момента окончания изменения угла дрейфа линейной и угловой скоростей. Этот период характеризуется дальнейшим снижением скорости (до 30 - 50 %), изменением крена на внешний борт и резким выносом кормы на внешнюю сторону.

Период установившийся циркуляции - период, начинающийся по окончании эволюционного, характеризуется равновесием действующих на судно сил: упора винта, гидродинамических сил на руле и корпусе, центробежной силы. Траектория движения центра тяжести (ЦТ) судна превращается в траекторию правильной окружности или близкой к ней.

Геометрически траектория циркуляции характеризуется следующими элементами:о - диаметр установившейся циркуляции - расстояние между диаметральными плоскостями судна на двух последовательных курсах, отличающихся на 180° при установившемся движении;ц - тактический диаметр циркуляции - расстояние между положениями ДП судна до начала поворота и в момент изменения курса на 180°;- выдвиг - расстояние между положениями ЦТ судна перед выходом на циркуляцию до точки циркуляции, в которой курс судна изменяется на 90°;- прямое смещение - расстояние от первоначального положения ЦТ судна до положения его после поворота на 90°, измеренное по нормали к первоначальному направлению движения судна;- обратное смещение - наибольшее смещение ЦТ судна в результате дрейфа в направлении, обратном стороне перекладки руля (обратное смещение обычно не превышает ширины судна В, а на некоторых судах отсутствует совсем);

Тц - период циркуляции - время поворота судна на 360°.

Рисунок 1.2 -Схема циркуляции судна

Инерционные свойства судна. При управлении движением судна очень часто возникают ситуации, в которых необходимо изменение скорости судна: движение на акватории портов, рейдов, плавание в узкостях, при расхождении судов, в аварийных ситуациях. Изменение скорости происходит за счёт изменения режима работы главного двигателя. После изменения режима работы движителей скорость судна изменяется по определённому закону, а само судно совершает неравномерное движение.

Путь и время манёвра, связанного с неравномерным движением, называют инерционными характеристиками судна.

Инерционные характеристики определяются временем и дистанцией, проходимой судном за это время и скоростью хода через фиксированные промежутки времени. Они включают в себя следующие манёвры: торможение, выбег, разгон.

Торможение (рис. 1.3, а)- процесс гашения инерции прямолинейного движения судна путем реверсирования движителей с переднего хода на задний (или, наоборот). Торможение характеризуется длиной тормозного пути и временем торможения. Длина тормозного пути Lт - это расстояние, пройденное судном с момента подачи команды «Стоп» и реверса движителей до полной остановки судна. Время торможения - это время, затрачиваемое на процесс полного гашения инерции в результате работы движителей в режиме «Полный назад».

Выбег (рис. 1.3, б) - процесс гашения инерции поступательного движения судна под действием сопротивления воды движению без активной работы движителей. Выбег характеризуется расстоянием Lв, которое проходит судно с момента подачи команды «Стоп» до момента полного прекращения прямолинейного движения, и временем, затрачиваемым на этот процесс.

Разгон (рис. 1.3, в)-процесс достижения судном установившейся скорости при заданном режиме работы движителей. Разгон характеризуется расстоянием Lр и временем, необходимым для достижения установившейся скорости данного судна.

Инерционные характеристики определяют для каждого судна по специальной программе. Для типовых судов и составов изданы справочники инерционных характеристик, пользование которыми позволяет значительно повысить безопасность судовождения при маневрировании. Наибольшее значение для безопасности плавания имеют характеристики торможения судна (табл. 1.7). Характеристики выбега используют главным образом для буксируемых составов, характеристики разгона - при шлюзовании, отходе от причала и других маневрах.

Рисунок 1.3 -Инерционные характеристики судна

Манёвренные и инерционные характеристики заносятся в таблицы и вывешиваются на ходовом мостике.

Таблица 1.7 - Инерционные характеристики

Ход оборотыСкорость порожнём, в грузу км/чСкорость течения км/чНаправление движенияХарактеристики торможенияПуть (м)Время (мин)Полный N=750 -0 3,5 3,5- Вниз Вверх - -Средний N=600 15,7 14,50 3,5 3,5- Вниз Вверх129,82/238,71 100,83/302,84 81,79/103,231,25/2,48 1,49/3,10 0,92/1,46Малый N=480 -0 3,5 3,5- Вниз Вверх - -

Диаметр циркуляции равен двум длинам судна.

Таблица 1.8 - Маневренные характеристики

МаневрВремя поворота90º180º270º360ºПолный ход-право на борт1,152,253,254,05Полный ход - лево на борт1,102,153,053,55Средний ход - право на борт1,452,403,504,40Средний ход - лево на борт1,402,453,554,35Малый ход - право на борт1,501,552,052,20Малый ход - лево на борт1,451,502,102,20Левая машина полный вперед правая полный назад0,402,052,303,0Правая машина полный вперед левая полный назад0,452,002,353,05

1.4Анализ выбора судовых двигателей

Основной целью модернизации теплохода проекта 1741 является снижение затрат на ремонт и эксплуатацию, при этом увеличивать мощность главной судовой силовой установки нецелесообразно, так как увеличивать грузоподъемность состава судна не предполагается.

Немаловажным показателем для дизелей является технологичность обслуживания их во время эксплуатации и ремонте. Эксплуатационникам необходимо знать такие параметры, как долговечность и экономичность дизелей.

Долговечность является одним из элементов надежности и непосредственно связана с экономичностью. Появляется возможность замены дизелей морально и физически устаревших технически совершенными и экономичными.

Расходы на техническую эксплуатацию главной энергетической установки составляют более половины общесудовых расходов, поэтому их величина является определяющим фактором при выборе главного двигателя.

Сравнительная характеристика дизелей, поставляемых в настоящее время на предприятия водного транспорта, приведена в таблице 1.9.

Таблица 1.9 - Сравнительная характеристика дизелей

Технические характеристики8ЧНСП 18/22R6160ZC4ВД618.С-22ДРРА34Обозначение по ГОСТ8ЧНСП 18/226ЧН 16/22,56ЧН 12,6/15,56ЧН 21/21Мощность номинальная, кВт220,0220,0220,0220,0Частота вращения, об/мин750,01000,01500,0913,0Удельный расход топлива, г/кВт·ч218,0210,0208,0209,0Удельный расход масла, г/кВт·ч3,41,70,91,3Система пускаСжатый воздухЭлектростартерЭлектростартерСжатый воздухТип реверс - редукторной передачи (РРП)27 РРП-300DMT140H300РРП34Передаточное отношение РРП2,463,03,02,99Масса агрегата, кг5780,03400,01796,07000,0Размеры габаритные:- длина, мм4043,02644,02126,03810,0- ширина, мм1106,0967,0872,01385,0- высота, мм1853,01579,01490,02065,0Ресурс до капитального ремонта, час45000,012000,020000,060000,0

На основании таблицы 1.9 для наглядности выбора нового главного двигателя построены гистограммы, на которых представлены зависимости основных технических показателей двигателей.

Рисунок 1.4 - Удельные расходы горюче-смазочных материалов

Рисунок 1.5 - Массогабаритные показатели

Рисунок 1.6 - Основные показатели главной судовой энергетической установки

После анализа гистограмм можно сделать следующие выводы.

Судовые дизельные двигатели серии ВДМ-В ВД618.С-22 (6ЧН 12,6/15,5) -6-цилиндровый, 4-тактный, с наддувом, рядный, с водяным охлаждением,непосредственным впрыском. Это высокооборотные двигатели, оченькомпактны, привлекательны, экономичны и надежны в эксплуатации.

Рисунок 1.7 - Общий вид ВДМ-В ВД618

Дизельный судовой двигатель ВДМ-В ВД618.С-22 имеет наибольшее предпочтение по эксплуатационным расходам (согласно паспортных значений у этих дизелей наименьший расход ГСМ), меньшие габаритные размеры и достаточная мощность, однако:

-во первых, значение частоты вращения выходного фланца редуктора у этих агрегатов примерно 500 об/мин, что на 166 об/мин больше значения по проекту (334об/мин), и это приведет к необходимости проведения проверочного расчета валопровода, а также к расчету и изготовлению нового гребного винта;

-во вторых, данный двигатель имеет низкий моторесурс.

Дизельный судовой двигатель R6160ZC4 (6ЧН 16/22,5) - 6-цилиндровый, 4-тактный, с наддувом, рядный, с промежуточным охлаждением, производства Китайской Народной Республики, имеет небольшой расход ГСМ, приемлемые габаритные размеры и достаточную мощность, однако:

-во первых данный двигатель имеет низкий моторесурс;

-во вторых высокая стоимость;

-в третьих имеет низкую ремонтопригодность и сложность в доставке запасных частей и комплектующих.

Рисунок 1.8 - Общий вид R6160ZC4

Характеристики дизеля 6ЧН 21/21 и его применение в агрегате ДРРА 34

Рисунок 1.9 - Общий вид ДРРА 34

Тип дизеля - четырехтактный с рядным расположением цилиндров, непосредственным впрыском топлива, жидкостного охлаждения с газотурбинным наддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха.

Дизель 6ЧН 21/21 был создан в 1968-70 г. совместно с Центральным научно-исследовательским дизельным институтом (ЦНИДИ) как промышленный дизель многоцелевого назначения для силовых агрегатов буровых установок, маневровых тепловозов, стационарных и передвижных электростанций.

Конструктивные особенности дизеля:

1.Коленчатый вал - из высоколегированной стали с повышенными требованиями к качеству металла. Шейки вала азотированы, суперфиниш после азотации.

2.Шатун - из высоколегированной стали с полировкой и дробенаклепом для увеличения усталостной прочности.

.На дизеле 6ЧН 21/21 поршень алюминиевый с наплавкой под первое поршневое кольцо; охлаждаемый, овально-бочкообразный с антизадирным покрытием боковой поверхности.

.Вкладыши подшипников коленчатого вала - взаимозаменяемые из сталебронзовой ленты изготавливаются методом штамповки, имеют трехкомпонентное рабочее покрытие на подслое никеля, в процессе изготовления проходят ультразвуковой, цветной и рентгеноконтроль качества.

.Поршневые кольца фирмы «ГетцеВерке».

.Клапана - высокопрочная наплавка на посадочной кромке и торце.

.Блок-картер - литой, чугунный с втулками цилиндров «мокрого» типа, отливаются из специального чугуна центробежным методом обеспечивающим стабильность механических свойств, для повышения износостойкости на рабочую поверхность наносится специальный микрорельеф.

.Крышки цилиндров - литые из специального легированного чугуна, со вставными седлами клапанов.

.Выхлопной коллектор - литой, алюминиевый, охлаждаемый с жаропрочной вставкой.

.Шестерни приводов - из высококачественной стали с цементацией рабочих поверхностей зубьев.

Управление дизелем осуществляется с выносного пульта, поставляемого комплектно с агрегатом.

Характерной особенностью дизелей 6ЧН 21/21 является простота конструкции при высоких технико-экономических показателях. Прогрессивные решения, заложенные при создании двигателей, позволяют постоянно усовершенствовать их конструкцию для удовлетворения растущих запросов потребителей. Удачное отношение диаметра поршня к его ходу позволяет двигателю работать в широком диапазоне номинальных частот вращения и нагрузок без ухудшения параметров.

Двигатели обеспечивают высокую топливную экономичность без применения сложных устройств и находятся по этому показателю на уровне мировых образцов. Требовательность двигателей к качеству смазочного масла ниже, чем у аналогов, что снижает эксплуатационные затраты.

Высокие запасы прочности, заложенные в конструкции двигателей при правильной эксплуатации, позволяют превосходить расчетные ресурсы до капитального ремонта.

Удачная плотная компоновка двигателей позволяет использовать их в самых различных установках и агрегатировать с широким набором механизмов, что делает двигатели универсальными в применении.

В отличии от большинства своих конкурентов, двигатели имеют высокую ремонтопригодность, что намного продляет срок службы двигателя.

Благодаря высокой точности изготовления, все базовые детали и узлы двигателей взаимозаменяемы, что делает возможным ремонт в условиях эксплуатации.

Двигатели просты и удобны в эксплуатации и обслуживании, позволяют производить переборку как в замкнутых объемах тепловоза, блок-контейнера, машинного отделения судна так и в полевых условиях на буровых установках.

Следовательно, наиболее оптимальным будет дизель-реверс-редукторный агрегат ДРРА 34 на базе двигателя 6ЧН 21/21 завода ОАО «Волжский дизель им. Маминых».

При установке ДРРА 34 требуемая Правилами Российского Речного Регистра ширина прохода в машинном отделении выдерживается.

Рама и выходной фланец агрегата адаптированы под имеющийся судовой фундамент и фланец гребного вала, что значительно сокращает расходы, позволяет произвести монтаж собственными силами и в короткие сроки.

Конструктивно все агрегаты представляют собой законченные изделия, т.е. установленныена общей раме дизель, реверс-редуктор, маслопрокачивающий агрегат, фильтры тонкой очисткимасла, охладители масла и внутреннего контура охлаждения дизеля, соединенные между собойтрубопроводами. На агрегате установлены терморегуляторы для автоматического поддержаниятемпературы масла в системе смазки и воды в контуре охлаждения дизеля. Агрегаты предусматривают воздушный запуск от сжатого воздуха давлением 30 атмосфер, а также запуск от электростартера.

Кроме того, мощность, частота вращения и передаточное отношение РРП практически одинаковы у обоих дизелей, поэтому частота вращения гребного вала не меняется, то есть, валопровод в целом и гребные винты сохраняются без изменений.

1.5Анализ выбора судовой буксирной лебёдки

Целью модернизации теплохода проекта 1741А является снижение затрат на ремонт и эксплуатацию, с использованием судна на рейдовых работах и на малых извилистых реках.

Как показывает опыт, толкание несамоходных судов в некоторых условиях эксплуатации связано со значительными трудностями и потому не может полностью заменить буксировку. Характерная для толкаемого состава большая длина оказываетсянеприемлемой для условий плавания прежде всего на реках с узкими и извилистыми участками судового пути.

Лебёдки, устанавливаемые на судах, бывают автоматическими и простыми.

Обыкновенные или простые лебёдки вступают в действие по усмотрению судоводителя, а не автоматически.

Касаясь сущности устройства автоматических буксирных лебёдок, следует отметить, что они обеспечивают особенно эластичное закрепление буксирного каната. Широкое применение эти лебёдки нашли на морских судах и объясняется это тем, что жесткое закрепление буксирного каната допустимо лишь при плавании в тихую погоду, которая на морских акваториях наблюдается сравнительно редко.

Вполне очевидно, что автоматические буксирные лебёдки сложнее и дороже обыкновенных, и, следовательно, их использование получает смысл лишь при достаточно тяжёлом ветро-волновом режиме. Что же касается условий плавания по тем рекам, где целесообразнее использовать метод буксировки, то они достаточно спокойны и, во всяком случае, не вызывают необходимости применения автоматических буксирных лебёдок, которые специфичны для морских судов.

Существующие конструкции буксирных лебёдок относят к различным типам в зависимости от рода энергии, используемой для питания лебёдочных двигателей, и возможных режимов их работы.

Особенностью электрической буксирной лебёдки является не только надёжность конструкции, но и высокая мощность установленного электродвигателя, которая позволяет производить подтягивание барж к буксировщику без снижения скорости хода последнего.

Все ранее строившиеся лебёдки могли включаться в работу только после предварительного снижения скорости судна, что уменьшает его тяговое усилие и позволяет, таким образом, навивать на лебёдочный барабан сравнительно слабонагруженный буксирный канат. Естественно, что процесс укорочения длины рабочей части каната затягивается, а временное уменьшение скорости буксировщика довольно существенно и, разумеется, отрицательно сказывается на запланированных сроках доставки перевозимых грузов.

В последние годы на отдельных новых отечественных речных судах начали устанавливать в опытном порядке и гидравлические буксирные лебёдки. Их единственным, но важным преимуществом является отсутствие каких-либо промежуточных передач между лебёдочным двигателем и барабаном для навивки буксирного каната.

Для более наглядного сравнения, рассмотрим преимущества и недостатки гидравлического привода перед электрическим приводом.

Вот небольшой перечень преимуществ:

·удельная мощность гидравлического привода. То есть мощность, которая передаётся на единицу суммарного веса. Данный параметр выше в 3-5 раз, чем у электрических приводов, он растёт при увеличении мощности;

·возможность бесступенчатой регулировки скорости в довольно широком диапазоне;

·быстродействие. Гидропривод значительно быстрее выполняет операции пуска, реверса и остановки;

·коэффициент усиления очень высок;

·минимальная вибрация.

У гидравлического привода очень значительные плюсы, но при проектировании и принятии решения об использовании гидропривода, не стоит забывать и об его недостатках. В основном, недостатки данного типа привода, так или иначе, связаны с рабочей жидкостью.

Перечень основных недостатков гидропривода:

·низкий КПД и, соответственно, большие потери энергии при передаче на большие расстояния;

·высокая зависимость от условий, в который используется гидравлический привод;

·очень чувствителен к загрязнениям, поэтому очень важен уровень обслуживания и качество гидравлических элементов;

·постоянное снижение КПД по сроку выработки и снижении эксплуатационного ресурса;

·высокая стоимость гидропривода;

·при использовании гидропривода увеличиваются массогаборитные характеристики лебёдки.

Таким образом, мы имеем, с одной стороны неоспоримые преимущества, если сравнивать с другими типами приводов, но есть и очень значительные недостатки, с которыми необходимо считаться.

Конструкции буксирных лебёдок с гидравлическим двигателем новых ценных для эксплуатации качеств не имеют, поэтому на судно данного проекта будем устанавливать электрическую буксирную лебедку.

Требования Российского Речного Регистра, предъявляемые к буксирным лебёдкам:

-Буксирные лебедки должны иметь тормоз с держащей способностью, меньшей разрывного усилия буксирного каната.

-Детали буксирной лебедки, находящиеся под нагрузкой, должны быть проверены на прочность при действии максимального момента привода. При этом напряжения в деталях не должны превышать 0,95 предела текучести материала. При действии номинального тягового усилия на средний слой навивки каната на барабане напряжения в деталях не должны превышать 0,4 предела текучести их материала.

-Детали буксирной лебедки, находящиеся при заторможенном канатном барабане под нагрузкой, должны быть проверены на прочность при действии на наружный слой навивки усилия, равного разрывному усилию буксирного каната. При этом напряжения в деталях не должны превышать 0,95 предела текучести материала.

-При применении автоматических устройств для регулирования натяжения буксирного каната должна быть обеспечена возможность контроля значения тягового усилия‚ действующего в данный момент. Указатели должны быть установлены около лебедки и в рулевой рубке.

-Должна быть предусмотрена звуковая предупредительная сигнализация‚ срабатывающая при максимально допустимой длине вытравленного каната.

-Должна быть предусмотрена возможность свободного стравливания буксирного каната как с местного поста управления, так и из рулевой рубки.

Сравнительная характеристика судовых буксирных лебёдок, поставляемых в настоящее время на предприятия водного транспорта, приведена в таблице 1.10.

Таблица 1.10 - Сопоставление параметров судовых буксирных лебёдок

Основные параметры РазмерностьТип буксирной лебёдки1,5-3/12TW-E-4-8/16ЛБГ-40ЛБЯШ 30/150Номинальное тяговое усилие тс 1,5 4 40 3Скорость выбирания каната м/мин 8,6 18 16,3 15,3Мощность приводного электродвигателя кВт 7,5 6,5 25 7Длинам2400199046002460Ширинам1650195040471680Высотам1250128421001240Массакг3850300075003770

Лебёдка, установленная заводом изготовителем, морально устарела, что приводит к нецелесообразной эксплуатации и обслуживанию, а также затрудняет приобретение запасных частей.

Из выше перечисленных буксирных лебёдок была выбрана судовая буксирная лебёдка марки ЛБЯШ 30/150 с тяговым усилием 3 тс, напряжением 220 В и 380 В ,потому что данная серия лебёдок имеет сертификат Российского Речного Регистра и не требует изменений в конструкции фундаментной рамы лебёдки.

Рисунок 1.10 - Общий вид буксирной лебёдки марки ЛБЯШ 30/150

Данная судовая буксирная лебёдка предназначена для выборки и травления буксирного каната, буксировки состава и производства якорно-швартовных операций.Лебедка реверсивная, двухскоростная, электроприводная с одним грузовым и двумя швартовными барабанами, со счетчиком длины вытравленного каната.

Остальные выше упомянутые лебёдки имеют большое тяговое усилие, что не в полной мере удовлетворяет потребностям проектируемого судна.

Буксирная лебёдка маркиЛБГ-40. Лебёдка гидравлическая с системой управления и насосной станцией. У данной лебёдки достаточно большие массогабаритные характеристики и высокая стоимость, что противоречит экономическим показателям, поэтому нет необходимости её установки.

Электрическая буксирная лебёдка типа TW-E-4-8/16. Данная лебёдка имеет высокую стоимость и большую скорость выбирания буксирного троса, вследствие этого буксирный трос будет подвергаться очень большим нагрузкам на растяжение, что может привести к его быстрому износу и дальнейшему разрыву троса.

1.6Цель и задачи дипломного проекта

Целью дипломного проекта является снижение затрат на ремонт и эксплуатацию теплохода проекта 1741Апутем модернизации судовой энергетической установки и буксирного устройства, с последующим использованием судна на рейдовых работах и на малых извилистых реках.

Для достижения принятой цели, необходимо решить следующие задачи дипломного проектирования:

1.Дать общую характеристику теплохода проекта 1741А;

.Провести сравнительный анализ и выбор главного двигателя, описать технические характеристики выбранного двигателя;

3.Произвести анализ судовых буксирных лебёдок, выбрать наиболее подходящую лебёдку;

.Выполнить проверочный расчёт систем главных двигателей и валопровода;

.Разработать технологический процесс изготовления полумуфты ТНВД;

.Рассмотреть вопросы по охране труда и окружающей среды при эксплуатации СЭУ теплохода;

.Произвести технико-экономический расчет, с целью определения размера экономического эффекта.

2.Расчетная часть

2.1Проверочный расчет валопровода

Судовойвалопровод работает в сложном напряженном состоянии. Он нагружен крутящим моментом, испытывает продольное сжимающее усилие от силы упора гребного винта на переднем ходу или растягивающее усилие на заднем ходу и изгибается под собственной массой и массой навешенных на него деталей. Эти нагрузки носят переменный и циклически повторяющийся характер. Точный расчет элементов валопровода при указанных условиях довольно сложен и требует ряд допущений. Поэтому главным является расчет, основанный на условном предположении, что вал подвергается воздействию статического крутящего момента.

2.1.1Определение диаметра валопровода

Для установки на судно и монтажа с двигателем 6ЧН 21/21 принят реверс-редуктор с передаточным отношением 2,99. Согласно правилам Речного Регистра промежуточные, упорные и гребные валы должны изготавливаться из стали с временным сопротивлением от 430 до 690 МПа.

Сначала осуществляется предварительные расчеты диаметров валов, поскольку размеры всех элементов валопровода после формирования крутильной схемы должны быть уточнены по результатам расчета напряжений от крутильных колебаний, в том числе на режимах, соответствующих частотам вращения, запретным для длительной работы.

Диаметр промежуточного, упорного и гребного вала, должны быть не менее определяемого по формуле:

где - временное сопротивление материала вала, МПа;

- коэффициент усиления для судов, плавающих в битом льду ;

= 220 - расчетная мощность, передаваемая валом, кВт;

- расчетная частота вращения вала, мин-1;

- действительный диаметр вала, мм;

- диаметр осевого отверстия вала, мм, так как этот диаметр меньше , то его можно принять равным ;

- коэффициент для промежуточных валов со шпоночными муфтами.

Гребные валы должны быть защищены от коррозии способом, одобренным Речным Регистром.

Существующий на судне гребной вал имеет диаметр 130 мм, и он больше полученного аналогичным путём значения. Принимаем для дальнейших расчётов диаметр гребного вала равный 130 мм.

2.1.2Проверочный расчет прочности промежуточного вала

Проверку прочности вала при сложном напряженном состоянии выполняют путем определения эквивалентных приведенных напряжений по энергетической теории прочности и расчетных запасов прочности по отношению к пределу текучести

где

где

При проверке прочности промежуточного вала рассчитывают пролет, имеющий наибольшую длину между центрами опорных подшипников (Рисунок 2.1). Вал рассматривают как балку, свободно лежащую на двух опорах. Влиянием смежных пролетов при изгибе, создающих упругую заделку концов вала, и увеличением диаметра вала на участках расположения шеек под опорные подшипники и переборочные сальники пренебрегают. Вал расточки не имеет. Для определения напряжений берут общий случай, когда между опорами одно фланцевое (или муфтовое) соединение массой G0, вал нагружен равномерно распределенной нагрузкой от собственной массы, упором гребного винта и крутящим моментом от главного двигателя. Кроме того, на вал действуют дополнительные усилия от неточности монтажа или расцентровкивалопровода.

Рисунок 2.1 - Расчетная схема для проверочного расчета статической прочности промежуточного вала

Напряжение кручения

где мощность, передаваемая валом, кВт;

частота вращения вала, мин-1;

диаметр промежуточного вала, м.

Напряжение сжатия

где - упор гребного винта, создаваемый при номинальном режиме работы главных двигателей, определяемый по формуле

где - номинальная мощность двигателя, кВт;

- скорость хода судна, м/с;

- к.п.д. линии валопровода и движителя.

Напряжение изгиба

где - сосредоточенная нагрузка,

- расстояние от опорыА до сосредоточенной нагрузки, м;

- реакция на опореА,.

где - длина пролета между опорами, м;

- расстояние от опорыВ до сосредоточенной нагрузки, м;

- распределенная нагрузка от собственной массы вала, кН/м.

где - удельный вес стали, кН/м3.

Copyright © 2018 WorldReferat.ru All rights reserved.