Изучение влияния нагрузок в цилиндре СМД, на клапаны разных конструкций с применением динамического термомеханического расчёта.


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель. В современных конструкциях судовых малоразмерных дизелей (СМД), актуальной задачей является поиск способов получения наиболее качественной смеси и совершенствования деталей, с целью повышения их экономичности, долговечности, экологичности. Объектом изучения является клапан заводского исполнения СМД и клапана с изменённой конструкцией с добавлением спиральных направляющих (лопастей, ширм) и изучения влияния на них испытываемых нагрузок, оказываемых в цилиндре двигателя от поворота коленчатого вала (ПКВ) на примере СМД Ч8,5/11. Материал конструкции оставался при этом однородным.

Методика. Для выполнения поставленных в работе задач был использован метод конечных элементов (МКЭ), реализованный в программе Ansys, где был проведен нестационарный термомеханический расчет клапанов различных конструкций с однородным материалом на примере клапана СМД Ч8,5-11, где температурные поля изученные ранее передавались в испытываемые клапаном давление, с последующим анализом полученных результатов,  их изучение и сравнение.

Результаты. В ходе исследования методом конечных элементов были рассчитаны и визуализированы параметры суммарных деформаций и рабочих напряжений, вычислен фактический коэффициент запаса прочности, а также проанализировано значение имеющихся на клапанах спиральных направляющих. Поскольку расчет был нестационарным, для исследования СМД были выбраны максимально испытываемые напряжения на клапаны в процессе эксплуатации.

Выводы. Исходя из полученных данных, можно установить, что общая деформация практически никак не меняется при изменении конструкции клапана, при этом рабочее напряжение заметно возросло и достигло своего максимума на клапане с 6 лопастями. Полученные значения и визуализация программы показывают, что фактический коэффициент запаса прочности клапанов с лопастями значительно снижается.

Об авторах

Али Зульпакарович Курбанов

Дагестанский государственный технический университет

Email: kurbanov_48@mail.ru

Кандидат технических наук, профессор, кафедра Конструкторско Технологического Обеспечения Машиностроительных процессов и Материаловедения. (КТОМПиМ)

Россия, Республика Дагестан, г. Махачкала, пр-кт И. Шамиля. д.70

Нурулла Магомедович Вагабов

Дагестанский государственный технический университет

Email: vagabov01@inbox.ru

Кандидат технических наук, доцент, кафедра Конструкторско Технологического Обеспечения Машиностроительных процессов и Материаловедения (КТОМПиМ)

Республика Дагестан г. Махачкала, пр-кт И. Шамиля. д. 70

Надир Кельбиханович Санаев

Дагестанский государственный технический университет

Email: nurik909@mail.ru

Кандидат технических наук, доцент, кафедра Конструкторско Технологического Обеспечения Машиностроительных процессов и Материаловедения (КТОМПиМ)

Россия, Республика Дагестан г. Махачкала пр-кт И. Шамиля д.70

Валентин Валентинович Егоров

ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Автор, ответственный за переписку.
Email: Vavilon.200@yandex.ru

Аспирант, кафедра Конструкторско Технологического Обеспечения Машиностроительных процессов и Материаловедения (КТОМПиМ)

Россия, Республика Дагестан г. Махачкала пр-кт И. Шамиля, д. 70

Список литературы

  1. 1. Deng Lijun, Huang Meng, Xin Qiangzhi, He Zongjian, Jia Baofu, Wang Zhiming, He Jianwen. Numerical analysis of valve structure of high-power marine engine. Brodogradnja/Shipbuilding/Open access. Volume 72 Number 2, 2021. ISSN 0007-215X. eISSN 1845-5859. (in English)
  2. 2. Dudekula Hussain Basha, B.V. Amarnath Reddy, P. Hussain, Dr. P. Mallikarjuna Reddy. Design and analysis of ic engine enginevalves using ansys. Department of mechanical engineering svr Engineering College, Nandyal. Journal of Engineering Science. Vol 10, Issue 11, Nov/219. ISSN NO: 0377-9254. (in English)
  3. 3. Дёмин, О.В., Буланов В. Е. Механика: основы расчётов на статистическую прочность элементов конструкций : учебное пособие / О.В. Дёмин, В.Е. Буланов. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2009. – 96 с. – 100 экз. – ISBN 978-5-8265-0855-8.
  4. 4. Курбанов А.З., Вагабов Н.М., Санаев Н.К., Егоров В. В. Исследование влияния формы впускного клапана с различным числом спиральных направляющих (лопастей), при изменении температуры в цилиндре судового малоразмерного двигателя (СМД) Ч8,5/11// Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2025.
  5. 5. Martial Crozet, Yves Berthier, Aurélien Saulot, David Jones, Benyebka Bou-Saïd. Valve-seat components in a diesel engine: a tribological approach to limit wear. Mechanics & Industry 22, 44 (2021) Accepted: 19 September 2021. (in English)
  6. 6. Макаров Е.Г. Метод конечных элементов в прочностных расчетах: учебное пособие / Е.Г. Макаров; Балт. гос. техн. ун-т. – СПб., 2017. – 136 с. ISBN 978-5-906920-49-2.
  7. 7. Руководство по эксплуатации. Дизели ч8,5/11 и ч9,5/11. Внешторгиздат.
  8. 8. Санаев Н. К. Судовые малоразмерные дизели: конструкторско-технологические аспекты обеспечения технического уровня. Санкт-Петербург. Политехника, 2010. 181 с.
  9. 9. Справочные таблицы: Справочное пособие для практических занятий по дисциплине «Сопротивление материалов» / Сост. Е.П.Гордиенко / Под ред. Т.Ф.Гавриловой. – Тольятти:ТГУ, 2006. –120 с.
  10. 10. Snehal S.Gawale, Dr.S.N.Shelke. Department of mechanical engineering, GES’s R. H. Sapat COE, Nashik-422005, Maharashtra, India. Diesel Engine Exhaust Valve Design конструированиand Optimization. IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE). Volume 13, Issue 4 Ver. IV (Jul. - Aug. 2016), PP 85-93. ISSN: 2320-334X. (in English)
  11. 11. Шалумов А.С., Ваченко А.С., Фадеев О.А., Багаев Д.В. Введение в ANSYS: прочностной и тепловой анализ: Учебное пособие. – Ковров: КГТА, 2002. - 33 с.
  12. 12. Интернет ресурс https://www.gmzmetal.ru/, дата обращения 02.06.2025г.
  13. 13. Интернет ресурс http://www.propulsionplant.ru/dvigateli/dizelnye-dvigateli/zavod-dagdizel/dizeli-tipa-ch8511-i-ch9511.html дата обращения 02.06.2025г.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Егоров В.В., Курбанов А.З., Вагабов Н.М., Санаев Н.К.,

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 - 70733 от 15.08.2017.