Onderzoek van een dieselmotor

LABORATORIUM VOOR

SCHEEPSCONSTRUCTWS

ThHNSHE HOGESCEJOOL DELFT

maart 1962 MEKeLWEG 2

LABORATORIUM VOOR

SCHÉEPSÇON STRUCTIES

TECHNISCHE HOGESCHOOL DELF

.ONDERZOEK VAN EE:N DIESELMOTOR

döo r

LABORATORIUM VOOR SCHEJTPSCONSTRUCTIES VAN DE

TECHNISCHE HOGESCHOOL TE DFLFT

RAPPORT No.

SSL 82

ONDERZOEK VAN EEN DIES ELMOTOR

door

ir. J.Ch. de Does en

H.J. de Ruiter.

peg..

1. Inleiding. 3

2. Ömschrijving van hat. onderzoek. 3

Beschrijving van de gebruikte apparatuur. 4

Meetprogranuna. 4

MeètreBultatefl. 5

Sf6. Conclusies. 6

Tabellen. Liguren.

-3-ONDERZOEK VAN EEN DIESELMOTOR._{============== =- - = == ===}

Inleiding.

Door bet Laboratorium voor

Scheepscon-structies is de sterkte onderzocht van een dwarsschot van

een V-motor,welke leatete door L.Sniit & Zn's

Scheeps-&Werk-tuigbouw N.V. te Kinderdij.k wordt gebouwd? Bij de beproeving

'&an dit dwarsschot is gebruik geinaakt van een bulpcnstructie

orn de belasting van het frame door de cylinders na te bootsen

Een beschrijving van deze hulpconstructieis gegeven in

3a

van rapport

601.

Nadat de eerste 14 cylinder V-motor was voltooid werd

het Laboratorium versocht,tijdens het proefdraien van de

mo-tor in een aantal punten spanningen te meten. Dit onderzoek

vond plaats in de machinefabriek van L.Sinit & Zn's Scbeeps-&

Werktuigbouw N.y. te Kinderdiìjk op 23 januari 1961 en 15-16

februari 1961. Op eerst genoemde datturn werden de spanningen

ten gevolge van het verkleinen van de vooropening b.epaald,

terwiji de dynamche spanningen op laatst genoemde datum

werden gemeten.

= = = = = = = = =

.2 Omschrijving van bet onderzoek.

De beproeving van de motor bestond uit de

volgende drie gedeelten

a) Het bepalen van de voorspanning in bet schot ten gevolgè

van bet aandraaien van de frame bout.

b)Iiet bepalen van de kleakracht van bet cylinderdeksel

en

gevolge van bet aandraaien van de rnoeren op bet cylinder

tapeind.

e) Het bepalen van de spanningen in een aantal punten teti

gevolge van de verbrandingskrachten.

= = = = = = =

=. = =

*

S'

-4-3

Beschri,vingvan de gebruikte apparatuur.

Voor bet meten van de

n de constructie optredende

rekken werd gebruik gemaakt van rekstrookjes. Figuur I geeft

de pleats en de gegevens weer. 0m de spanningen te kunnen

ver-geli jken niet het reeds eerder onderzochte dwarsschot is de

nunimering van de strookjes bij dit onderzoek dezelfde als

ver-meld in de rapporten6? en 68. Het santal strookjes moest

echter beperkt blijven tot 16,in verband niet de capaciteit van

de meetapparatuur. Behalve op een van de dwarsschotten,werden

ook strookjes geplakt op de vieugels van de koelniantel,het

cylinder tapeind en in én der inspectie openingen.

De meetapparatuur bestond uit 2 stuks 8 kanalen

rekme-ter ( fabr. Peekel,type 108 DNH ),die gekoppeld waren aan een

16 kanalen lichtstraal oscillograaf ( fabr.$ieinens,type 16 ).

De statische spanningen werden geineten niet de .rekweters

terwiji voor de dynamische spanningen de conibinatie

rekineter-oscillograaf vereist wás.

De oscillograaf "schrijft" de waarnemingen niet behuip

van een spiegel galvanometer op lichtgevoelig papier,waarna

dit papier in een ontwikkeleutomaat wordt ontwikkeld. Na

fixeren,spoelen en drogen kan de waarnerning ca. 2 uur na de

meting worden uitgewerkt.Figuur

5

geeft bet blòkscheniavan de

aenstuiting.

= = = = = = = = = = = = =

k

Meetprograinma.

à) Het sandrasien van de franiebout.

Dit gedeelte van de meting werd in meerdere en wel de

vol-gende étappen uitgevoed.

I

Bout enschot onbelast.(nulpunt)

II

Alle bouten voorgetrokken niet een aandraaimoinent van

ca. 3Okgcm; voigorde van voorzijde naar

achterzijde

motor.

III

Alle bouten aangeslagen tot de afatandebus kiem zat;

volgorde van achter naar voor.

IV.

Bouten zeer zwaar aangetrokken;van voor near achter.

b

V

.Moeren zodanig vest aangedraaid dat de splitpennen

-5-De verkleining vañ de vooropening was bij deze toe-stand 1,21 mm.

VI AÏle.moer'en 1/8opgelost; van voor near achter.

Nube-droeg deverkleining 1,1 mm.

VII Als toestand VI,echter met dien verstande dat de

ge-oiiddeide.waarde. is genooien.vafl twee aietingen die een

uur en I uur na meting VI zijn gedaan.

b) Het'aandraai.en van het cylindertapeind.

Hierbij werden de vier tnoeren overhoeks.aangedr.aid. Dit

aandraaién ging zover door 'totdat met de hand. en een sleutel van ca, ¿.Ó cm lengte geen beweging meêr in de moer .te krijgen was,

c) Spanningen ten gevolge van verbrandingskrachten.

Deze meting i.s uitgevoerd voor de drie In ondersteande

tabel gegeventoestandén. De druk in de cylinder' is bepaald

uit bet indicateur diagram.

= = = .= = ù = .= = = = = = =

' Meetresultateil.

a) Bepaling van de spanningenten gevolge van bet verkleinen

van devooropening. ' ' ' '

Tabel I geeft de spannïngen weer van

de-ze rneting,waarbij de ronieinse cijde-zera duiden op de in

gegeven omschrijvingefl. De spanning in de bout is, bi.j een.

verkielning vande voàropening van 1,1 m,5O5 kg/cm2,hetwelk overeenkomt met een santrekkracht van 13,3 ton, in figuur 2

.zijn de spanningen uitgezet.

b) Baling van de spanning in bet cylindertapethd.

Na hét sandreaien van de inoeren van bet

cyIindertapeind bleek de spanning in

hettpeixid1360

kgicm2,

Thestand No. Druk in cylinder N omw/win Vermogen PK ' Temperatuur koelwater oc 1 ' 55 275 1_75Ö

68

55 292 . ₁₈₅₈ 68 3

55

250 .

1550

68

-6-Dit konit overeen met .een kracht van 22,6 ton.De totaalkracht

wartheè het cylinderdeksel vastgezet is,is,indien aangenomén. wordt dat aile boùten .evenwaar bélast zijn,90,4 ton.

De maximale kracht ophet cy].1,nderdeksel ïn een motor met op-lading bedraagt it

x

_{302x75= 53}

t.on.Hieruit b.Iijkt dat de

san-klemkracht van de moeren ruim voldoende is.

c) .Bepaling van de. spanning ten gevolge van de

verbrandings-krachten. . ..

Tabel IIgéeft de dynamische spanningen weer voor de belastingstoestanden als onischreven in ₄ LI-c. Aangezien

de bedriJfsbelasting overeénkomtmet:toestand .1,zijn deze

spanningen vergeleken niet de in het labor atoriuni uitgevoerde

proeven. Vanwege het feit dat dein het laboratoriumgedane onderzoekirien uitgevoerd zijn bu eon belasting ván een V-motor met opladizg,zijn de destijds geregistreerde waarnemingen

nu omgewerkt naareen belastingvan:55 atm.,zodat de

verenig-..vuldigingsfactor.,is55/75. Dezespanniflgenzijn evenais de. gemeten dynamsche spanningen aan demotòr vermeLd in t'abe1 II Tabel III tenslotte geeft de dynamische spanningen(toestand.1) weer inclusief de spanningen tn gevolge van het verkIelnen van

de vooropening.. In de figuren 3 en LI- zijn de dynamische

span-fingen gegeven exciusief resp.. inclusief de gemeten

oorspan-ning en.

= = = = =..= = = =

6 Conclusi-ss.

Uit de resultaten blijkt dat er verschillen zijn tussen de in het laboratorium aan én dwar,sschot,en tn

de .machinefabriek san dwarsschot 44 van de complete motor

genieten spànningen. Dit wordt veroorzaakt door bet statisch. overbepaald zijn van de. constructie. De motor be.staat in pr.i cipe inithers uit een stijve bovenligger(de "cylinderbalk") en

een onderligger,welke twee delen onderling verbonden zij.n door de dwarsschotten. Afhankelijk van de vervorming(dus de

stijf-hid) vande twee balken ende initi1evervormingen,wèlke ten

gevo-ige van het lassen aenwezig zullen zijn.,zullen de krachten we:lke door de bovenbaIk op de onderbalk ui.tgeoefend worden,

houdt4ndatderela 7 houdt4ndatderela

-tief 1ae gemeten spänningen in schot 44 , gecompènseerd

zu].-len worden door hogere spanningeh in de andere schotten. Desalniettemin zijn wij van mening dat de constructie van de schotten dusdanig ie,dat geen wijziginen aanbevolen behoeven

te worden. Dat de onderba].k inderdaad vervorint ten gevolge van

de daaop,door de dwarsaohotten uitgeoefende krachten,blijkt

ook uit de vrij hoge spanning in meetpunt 66.

De geaieten belastine in én van de cylindertapeinden kont niet overeen met 1/k van de verbrandthgadruk op het deksel.DAordat het cylinderdeksel met 4 bouten bevestigd is,is deze oonbstruc_

tie eveneens statisch onbepaald.Derhalve is het niet te vér-mijden dat de opgenomen krachten in de vier bouten onge].ijk zullen zijn. Ook vormveranderingen ten gevolge van de belas-. tin3 van het cylinderdeksel kunnen hierbij een rol apelen. In een dergelijk geval zou bet dan ook beter eeweest zijn aan alle vier tapeinden te meten

Tabel I

. .

Spanningen in kg/cm2 ten gevolge van ierk1einen

jvan de voöropening.

Rekstr

No.. I

II

III

iv

y

.

VienVil

3o kgcm

aan-draaimoment

afatands-bus klein

zwaar

aan-eetrokken

'split.pen

vast

1/8

opge-lost.

178

205

240. ₅₅

10.

-

276

.

584

.

768

.236.

27

101

6

224

226

226

.28

223

J

220

162

412

. . 6O8 : J573

126

288.

. 21:7

1152

142

369

J

390

.537

38.

_{351 229}

_.487

_675i

168

.88

₃₁₆

.4333

.

¡.219

: 209

₃₉₇

¡432

'.

₆₃₁

¡653

_14.6

¡157

50

512

322

549

686

225

233

391

446

481

67

-IO

1Ll.

-

6 .

-14

-16

frame

bout

34.0 . .

482

.îÒ48

.

1408

.

505

Na. bet vantzetten van

in &n. der cylindertapeinden

I1JKGEGEVEÑS: . . .

1kg/ein2

het. cylinderdeksei

1.360

bleek de spannixi

kg/cm2

te bedragen.

..frtne bout,

cyIindertapeind,lkg/cin2

26,41 kg.

16,61 kg.

.

Tabe]. II

Dynamische spanninien

exciusief spanningen ten gevolge van het verkleinen

van de

vooropening.

Rek-strook Nummer

TOESTND

1 2 3 Waarden ge-meten in

laboratorium

N=275

l70 PK

N=292

1858 PIC

N=250 1550 PIC.

MIN. MAX. MIN. MAX. MIN. MAX. MIN. MAX.

9 62

₇₄₉

24 244 26 246 34 ₂₅₂ 10 73 924 8 ₂₂₉ 18 ₂₅₆ 27 241 27 43

k6

6 210 4 232 8

₁₉₉

28

40

452 - 15 33 '4 5k 4

₅₅

28 - 16 48 3 69 1 ₅₉ 36

j45

486 - 18 ₁₁₅ 1 ₁₂₅ - 1 156 38 - 16 103 1 122 0 120 50 72 932 - 23 167 0 226

₁₇

234 66 -342 ¿440 _-275

577

-164

481

67

31

-

45 .26 -

69

2

- 73

13

83.

2 71 - 3 69

68h

₂

-35 14 24 - ₅ 35 58 - 144 38 -162

54 -170

68av - 31 - 72 - 20 - 60 - 18 - 61 68ah 8 - 24 _{- 9} 22 - 1 31 - 68 135 - 52 ₁₂₇

-43

128 ciliiid. boi't 0 81 0 . 86 0 80 frape boat 30 335

- 4

77 - 8 71 - 9 75

Tabel III

Dynamische spanninigen in kg/cm4 inclusief spanningen ten gevolge van verkleinen van de vooropening.

* Na aandraaien van het cy1indertapein.. Bek-3trook uaimer Gemeten dynami ache spanningen Spanning t.g.v. voorope-nings verklei Dynamische span-ningen inclusief spanning t.g.v.. vooropenings verki.

MIN. MAX. fling. MIN. MAX.

9 24. 244.

55

79

_299. 10 8 229

236

244 465 27 6 210 226 232 436 28 - 15 33 126 111

₁₅₉

16

40 130 115 - 170 288 _{- 16} . 48 . 134 118 182 38 - 18 115 168 150 283

-17

109

157

140

265

38a -16 103 146 130 249 50 - 23

167

225 202 392 66..

-34.2

4.40 436 94 876

67

31

-4.5

-

16 ₁₅

-61

frame bout

-4

77

505

501 582 cilind. . O 81 1360 1360 1441 bout

PLAATSIN G REKSTROOKJES

L A BOR A T9l UM VOOR SC HEEPSCONSTRUC.T I ES.

- ONDERZOEK MOTORFRAME yOUR

L.SMJT &ZOONS' SCI-IEEPS-EN WERKTUJGBOUW N

H OT TI N G E R

MEETPUNT ' TYPE K R g

10fl20 FA-1

_{2.08 120}

lo

10/120 FA-1

2.08

120

27

20/600 FA-1

2.11

604

28

20/600 FA-1

2,1 0

600

38

20/600 FA-1

.2.1 0

600

50__

10/120 FA-1

_{2.08 120}

66

10/120 FA-1

20B

120

67

20/600 FA-1

2.10

600

68

20/600 FA1-R 2q11

592

BOUT

_{10/20 FA1-X 2O7}

_120,8 e

TAPEND 10/120 FA1-X 2,07

120

II .. I II Ji I II II 11 . II 11 il _{II II.} II Ii il II Ii II II II Il I n I II . .II II Ii . n . II II .. II . II Ii t' . . II Ii u II l

r

-il. -16 " tI II II Li II II ' II II II II II II II II il II II u Il II . I

SPANNINGEN icav. VERKLEINING

VAN

DE VOOROPENING

EIGUUR

LA BORATOR lUM VOOR SCHEEPSCONSTRUCT I.ES.1 -ONDERZOEK MOTORFRAME VOOR

o ! II II p r II II il . II II . II II Q . . II II Il. i' .

II.

I I il il 'J I II Il II

1

Il Ii . I II h II II II ;: II . II II p . li _if. II. . _II . II. Il II I . il .11 Ii u I

k

. .

k

.

k

1H

1J II I, II

II

11 II . II II II II II, : II. _.II . it II II

.

II II. II . II. . II II . . -45

-f ---

440-

---

_rn--IF u II II ' b

/

Il Il

i'

.31 II .

II.

_II Il II II II II

r

. .

..

214 ₂₂₉

-GEMETEN DYNAMISCHE SPANÑINGEN

: EXCLUSIEF

VOORSPANNINGEN 211 130 24 40 109 -- -- 23 -144 210 133 -24 -68

-FIGUUR 3

LABO:kîOR-IUÑ VOOR-SCHEEPSCONSTRUCT lES

-ONDERZOEK MOTORFRAME VOOR

I

f

-Ji Ii . _II II 11 p II II Il IP

iI

. II II. _Ii .IJ JI IJ . II ,I II II Ii II iF il I iI II, _61D

o

':

.

J

-DYNAMISCH:E SPANN(Nc3EN

INCLUSIEF

_{VOORSPANNINGEN} r

F)..GUUR 4

LASORAT ORIUM: VOORSCHEEPSCONSTRUCT_lES - ONDERZOEI< MOTORFRAME VOOR

-L,SMIT& ZOONS' SCHEEPSEpj _{WERKTUIGBOUW N.y.}

: Ii II . II II 1571 I' I . . II 1490 II II II Ii

.

II II 'J .11 I' II 'u II . J II . H II . II , II . j . . i' ! II

..k

'I. r' Il II II F II Ii 1' 11 IJ 'J H___ JI. II II

'

. I! JI Ji II

Il.

'J 'J _II . JI

ii.i

. .

I

. JI II -. I, I;. g i'. . .