船舶动力装置课程设计 苏星 - 下载本文

船舶动力装置课程设计

一、设计目的

1、进一步掌握舰船动力装置的基本概念和基本理论; 2、掌握船机浆设计工况选择的理论和方法;

3、掌握工况船舶采用双速比齿轮箱速比优先选计算方法; 4、掌握主机选型的基本步骤方法;

5、初步掌握船机浆工况配合特性的综合分析方法。 二、基本要求

1、独立思考,独立完成本设计;

2、方法合适,步骤清晰,计算正确; 3、书写端正,图线清晰。 三、已知条件

1、船型及主要尺寸

(1) 船型:单机单桨拖网渔船 (2) 主尺度 序号 尺度 单位 数值 1 水线长 M 41.0 2 型宽 M 7.8 3 型深 M 3.6 4 平均吃水 M 3.0 5 排水量 T 400.0 6 浆心至水面距离 M 2.5 (3) 系数 名称 方形系数Cb 菱形系数Cp 舯刻面系数 数值 0.51 0.60 0.895 (4) 海水密度 ρ =1.024T/M3 2、设计航速 状态 单位 数值 自航 KN 10.4 拖航 KN 3.8 3、柴油机型号及主要参数 标定功标定转速柴油消耗率外形尺寸(L×序号 型号 重量(kg) 率(KW) (r/min) (g/kw·h) A×H)mm 2012×998×1 6E150C-1 163 750 238 2500 1325 2553×856×2 6E150C-1 220 750 238 3290 1440 2065×1069×3 8E150C-A 217 1000 228 2700 1405 2591×957×4 8E150C-A 289 1000 228 3500 1405 5 6 7 8 9 10 6160A-13 X6160ZC 6160A-1 N-855-M NT-855-M TBD234V8 164 220 160 195 267 320 1000 1000 750 1000 1000 1000 238 218 238 175 179 212 3900 3700 3700 1176 1258 3380×880×1555 3069×960×1512 3380×880×1555 1989×930×1511 4、齿轮箱主要技术参数 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 型号 300 D300 240B SCG3001 SCG3501 SCG3503 SCG2503 GWC3235 额定传递能力kw/(r/min) 0.184--0.257 0.184--0.257 0.184 0.16--0.22 0.257 0.257 0.184 0.45--1.35 额定输入转速(r/min) 750--1500 1000-2500 1500 750--2300 750--2300 1000-2300 1000-2300 --1800 额定扭矩N*m 1756.2--2459.8 1193.64--2459.8 1756 4283--12858 额定推力KN 49.0 49.0 30--50 30--50 112.7 速比 2.04,2.5,3,3.53,4.1 4,4.48,5.05,5.5,5.9,7.63 1.5,2.3 1.5,2.3,2.5,3.5 1.3,2.3,2.5,3.5,4 4.5,5,5.5,6,6.5,7 4,4.5,5,6,6.5,7 2.06,2.54,3.02,3.57,4.05,4.95 5、双速比齿轮箱主要技术参数 额定传递能额定输入转序号 型号 力速(r/min) kw/(r/min) 1 GWT36.39 0.42--1.23 400--1000 2 GWT32.35 0.52--1.32 --1800 3 MCG410 0.74--1.84 400--1200 4 S300 0.18--0.26 750--2500 额定推力KN 98.07 112.78 147.0 49.03 速比 2--6 2--6 1--4.5 2.23,2.36,2.52,2.56 5 SD300 0.18--0.24 750--2500 49.03 ,4,4.48,4.6,4.95 四、计算与分析内容

1、船体有效功率,并绘制曲线 2、确定推进系数 3、主机选型论证

4、单速比齿轮箱速比优选,桨工况特性分析 5、双速比齿轮箱速比 6、综合评判分析 五、参考书目 1、《渔船设计》 2、《船舶推进》 3、《船舶概论》

4、《船舶设计实用手册》(设计分册) 六、设计计算过程与分析 1、计算船体有效功率

(1) 经验公式:EHP=(E0+△E)△√L ① 式中:EHP------船体有效马力,△------排水量(T),L------船长(M)。在式①中船长为41.0M时,△E的修正量极微,可忽略不计。所以式①可简化为EHP=E0△√L。根据查《渔船设计》

5、可知E0计算如下:船速v=10.4×1.852÷3.6=5.35M/S,L=41.0,Cp=0.60;V/(L/10)3=(400.0÷1.024)/(41÷10)3=5.67;v/√gl=5.35/√(9.8×41)=0.27;通过查《渔船设计》可得E0=0.072。 (2) 结果:EHP=E0×△×√L =184.41 2、不确定推进系数

(1)公式P×C=PE/PS=ηc×ηs×ηp×ηr

式中PE:有效马力;PS:主机发出功率;ηc:传动功率;ηs:船射效率;ηp:散水效率;ηr:相对旋转效率。 (2)参数估算

伴流分数:w=0.77Cp-0.28=0.182

推力减额分数:由《渔船设计》得t=0.77Cp-0.3=0.162 ηs=(1-t)/(1-w)=(1-0.162)/(1-0.182)=1.02 取ηc=0.96;ηp=0.6;ηr=1.0

(3)结果P×C=ηc×ηs×ηp×ηr=0.96×1.02×0.6×1.0=0.575 3、主机选型论证

(1)根据EHP和P×C选主机

主机所需最小功率Psmin=PE/(P×C)=184.41/0.575=320.7马力=235.7KW 参数10%功率储备:Ps=Psmin×(1+10%)=259.27KW 查柴油机型号及主要参数表选择NT-855-M型柴油机 参数:额定转速:1000r/min 额定功率:267KW

燃油消耗率:179g/kw.h (2)设计工况点初选

a、取浆径为1.9M,叶数Z=4,盘面比为0.40和0.55 b、确定浆转速范围 225r/min左右

4、单速比齿轮速比优选,桨工况点配合特性分析 (1)设计思想:按自航工况下设计 (2)设计参数及计算:

a、螺旋桨收到的马力DHP:

DHP=EHP/(ηs×ηp×ηr)=184.41/(1.02×0.6×1.0)=301.3马力 b、√P=√(DHP/ρ)=√(301.3/1.024)=17.15 c、桨径D:D=1.6

d、自航航速vs=10.4KN 拖航航速vs`=3.8KN

e、进速 va=vs(1-w)=10.4×(1-0.182)=8.51 f、估计桨转速:225r/min 根据图谱计算 (3)具体计算

根据桨径D=1.9M,用B4-40和B4-55图谱计算转速为200r/min,225r/min,250r/min,275r/min,300r/min,航速为10.4KN时桨的螺距比H/D,敞水效率ηp,并绘制图谱求得最佳ηp和H/D。 (4)列表计算: 序号 计算项目 1 桨径D(M) 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 2 桨转速n(r/min) 200 225 250 275 300 3 航速VS(kn) 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4 4 进速VA(rw) 8.51 8.51 8.51 8.51 8.51 5 直径系数δ=3.28nD/VA 146.5 164.8 183.1 201.4 219.7 6 功率系数Bp=n√p/VA2.5 16.2 18.3 20.3 22.3 24.4 查B4-40图谱 7 ηp 0.608 0.626 0.615 0.599 0.581 8 H/D 1.07 0.99 0.81 0.76 0.64 9 H(M) 2.03 1.88 1.54 1.44 1.22 查B4-55图谱 10 ηp 0.605 0.621 0.609 0.591 0.57 11 H/D 1.05 0.91 0.87 0.73 0.70 12 H(M) 2.00 1.73 1.65 1.39 1.33 (5)作图确定桨各项最佳参数:

(6)通过作图确定桨的各相应参数: 项目 B4-40 B4-55 桨速r/min 230 225 ηp 0.623 0.621 H/D 0.97 0.91 H(M) 1.84 1.84 D(M) 1.9 1.9 通过作图确定出此船在自航状态下即航速VS=10.4KN时,桨的最佳转速,从而准确得出自航状态下的减速比。 (7)选择单速比齿轮箱

参数:a、主机输出扭矩 Ne=9550·PN/nN=267/1000×9550=2550N·M b、主机转速 n=1000 r·p·m c、减速比 i=4.5 根据以上参数选择: 齿轮箱型号:SCG3503

外形尺寸:854×880×1312 传递能力:0.257kw/r/min