Повышение эффективных показателей двигателя ЯМЗ- 534 путем совершенствования системы охлаждения
|
Введение 8
1 Анализ состояния вопроса 10
1.1 Назначение потребителя мощности двигателя ЯМЗ-534, его
технические характеристики, описание исходной конструкции 10
1.2 Выявление технико-экономических резервов для повышения
эффективных показателей двигателя 15
1.3 Анализ литературных и патентных данных 16
1.4 Цели и задачи работы 39
1.5 Выводы первой главы 40
2 Конструкторский раздел 42
2.1 Описание разрабатываемой конструкции системы охлаждения ДВС 42
2.2 Тепловой расчет двигателя ЯМЗ-534 44
2.3 Расчетное исследование эффективности модернизированной
системы охлаждения двигателя 59
2.4 Выводы второй главы 73
3. Технологический раздел 74
3.1 Служебное назначение и технические требования на деталь по
условиям эксплуатации 74
3.2 Анализ технологичности конструкции детали 77
3.3 Определение типа производства 79
3.4 Выбор и обоснование способа получения заготовки 84
3.5 Разработка маршрутной технологии обработки детали 86
3.6 Определение припусков расчетно-аналитическим методом 88
3.7 Проектирование операционной технологии 93
3.8 Выводы третей главы 103
4. Технико-экономический раздел 104
4.1 Расчет экономического эффекта ожидаемого от внедрения
модернизированной системы охлаждения 104
4.2 Выводы четвертой главы 108
Заключение 109
Список использованной литературы 111
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
1 Анализ состояния вопроса 10
1.1 Назначение потребителя мощности двигателя ЯМЗ-534, его
технические характеристики, описание исходной конструкции 10
1.2 Выявление технико-экономических резервов для повышения
эффективных показателей двигателя 15
1.3 Анализ литературных и патентных данных 16
1.4 Цели и задачи работы 39
1.5 Выводы первой главы 40
2 Конструкторский раздел 42
2.1 Описание разрабатываемой конструкции системы охлаждения ДВС 42
2.2 Тепловой расчет двигателя ЯМЗ-534 44
2.3 Расчетное исследование эффективности модернизированной
системы охлаждения двигателя 59
2.4 Выводы второй главы 73
3. Технологический раздел 74
3.1 Служебное назначение и технические требования на деталь по
условиям эксплуатации 74
3.2 Анализ технологичности конструкции детали 77
3.3 Определение типа производства 79
3.4 Выбор и обоснование способа получения заготовки 84
3.5 Разработка маршрутной технологии обработки детали 86
3.6 Определение припусков расчетно-аналитическим методом 88
3.7 Проектирование операционной технологии 93
3.8 Выводы третей главы 103
4. Технико-экономический раздел 104
4.1 Расчет экономического эффекта ожидаемого от внедрения
модернизированной системы охлаждения 104
4.2 Выводы четвертой главы 108
Заключение 109
Список использованной литературы 111
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
Развитие двигателестроения идет и в направлении совершенствования таких характеристик двигателя как снижения эксплуатационной экономичности, увеличения удельной мощности, повышения моторесурса и надёжности. Будущее поршневого двигателя будет в значительной степени зависеть от возможности его адаптации к новым требованиям касающихся этих пунктов.
При сгорании топлива внутри цилиндра температура газов поднимается до 2000°С. Тепло расходуется на механическую работу, частично уносится с выхлопными газами, тратится на лучеиспускание и нагрев деталей двигателя. Если его не охлаждать, то он теряет мощность (ухудшается наполнение цилиндров рабочей смесью, возникает преждевременное самовоспламенение смеси и т. д.), усиливается изнашивание деталей (выгорает масло в зазорах) и возрастает вероятность поломки их в результате снижения механических свойств материалов.
Обеспечение надежной работы двигателя возможно лишь при условии поддержания безопасного, с точки зрения механических свойств конструкционных материалов и смазывающих свойств моторного масла, температурного уровня деталей цилиндро-поршневой группы. Температурное состояние деталей дизеля оказывает существенное влияние на характер протекания рабочего цикла, а, следовательно, и на индикаторные и эффективные показатели, на экономичность работы двигателя.
Температурное состояние деталей в значительной степени определяется функционированием системы охлаждения двигателя и степени ее совершенства.
Система охлаждения современного дизеля должна обеспечивать оптимальное и стабильное тепловое состояние деталей и узлов.
Таким образом, задача исследования систем охлаждения дизельных двигателей, как одного из факторов повышения эффективных показателей, на сегодняшний день является актуальной.
Целью работы является модернизация системы охлаждения двигателя ЯМЗ-534 для повышения его эффективных показателей.
Поставленная цель достигается путем решения следующих задач:
1. Провести информационный поиск существующих систем охлаждения дизельных двигателей;
2. Разработать систему охлаждения двигателя ЯМЗ-534 и выполнить тепловой расчет двигателя.
3. Провести исследование влияния системы охлаждения двигателя ЯМЗ- 534 на его эффективные показатели.
4. Разработать технологию изготовления детали типа втулка.
5. Рассчитать экономический эффект, ожидаемый от внедрения разработанной единой системы смазки и охлаждения дизельного двигателя
При сгорании топлива внутри цилиндра температура газов поднимается до 2000°С. Тепло расходуется на механическую работу, частично уносится с выхлопными газами, тратится на лучеиспускание и нагрев деталей двигателя. Если его не охлаждать, то он теряет мощность (ухудшается наполнение цилиндров рабочей смесью, возникает преждевременное самовоспламенение смеси и т. д.), усиливается изнашивание деталей (выгорает масло в зазорах) и возрастает вероятность поломки их в результате снижения механических свойств материалов.
Обеспечение надежной работы двигателя возможно лишь при условии поддержания безопасного, с точки зрения механических свойств конструкционных материалов и смазывающих свойств моторного масла, температурного уровня деталей цилиндро-поршневой группы. Температурное состояние деталей дизеля оказывает существенное влияние на характер протекания рабочего цикла, а, следовательно, и на индикаторные и эффективные показатели, на экономичность работы двигателя.
Температурное состояние деталей в значительной степени определяется функционированием системы охлаждения двигателя и степени ее совершенства.
Система охлаждения современного дизеля должна обеспечивать оптимальное и стабильное тепловое состояние деталей и узлов.
Таким образом, задача исследования систем охлаждения дизельных двигателей, как одного из факторов повышения эффективных показателей, на сегодняшний день является актуальной.
Целью работы является модернизация системы охлаждения двигателя ЯМЗ-534 для повышения его эффективных показателей.
Поставленная цель достигается путем решения следующих задач:
1. Провести информационный поиск существующих систем охлаждения дизельных двигателей;
2. Разработать систему охлаждения двигателя ЯМЗ-534 и выполнить тепловой расчет двигателя.
3. Провести исследование влияния системы охлаждения двигателя ЯМЗ- 534 на его эффективные показатели.
4. Разработать технологию изготовления детали типа втулка.
5. Рассчитать экономический эффект, ожидаемый от внедрения разработанной единой системы смазки и охлаждения дизельного двигателя
В данной выпускной квалификационной работе был разработан проект по модернизации системы охлаждения двигателя ЯМЗ-534 с целью повышения его эффективных показателей.
В результате проведенного анализа состояния вопроса, установлено что температурное состояние деталей цилиндро-поршневой группы дизеля оказывает существенное влияние на характер протекания рабочего цикла, а следовательно, и на его эффективные показатели, такие как эффективная мощность Ne,крутящий момент Me,эффективный удельный расход топлива ge, эффективный КПД це. Температурное состояние деталей ЦПГ в значительной степени определяется функционированием системы охлаждения двигателя и степени ее совершенства.
Основными направлениями модернизации современных систем охлаждения являются: создание энергоэффективной системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания с наддувом, которая позволит регулировать температуру отдельных элементов двигателя (патент RU 2 580 981 C1);
повышение эксплуатационной надежности, как двигателя, так и его системы охлаждения (патент RU 2 347 086 C2). Наиболее перспективным решением является устройство системы охлаждения согласно патенту (патент RU 2 347 086 C2). Целью изобретения является повышение эффективности двигателя за счет электронного управления системой и дополнительных подогревателей, ускоряющих нагрев жидкости.
В конструкторской части проекта произведена разработка системы охлаждения дизеля ЯМЗ-534 содержащий электронный блок управления тепловым режимом работы дизеля, электроподогревателем и механическим устройством распределением потоков охлаждающей жидкости. Применение системы на дизеле ЯМЗ-534 позволит поддерживать рабочую температуру двигателя как при низких, так и при высоких температурах окружающей среды, сократить время выхода двигателя на нормальный тепловой режим, что является определяющим фактором для повышения его эффективных характеристик, уменьшения износа холодного двигателя, а значит его долговечности.
Произведенный в ходе проектирования расчет рабочего процесса базового двигателя позволил определить основные параметры системы охлаждения.
Проведено исследование влияния системы охлаждения двигателя ЯМЗ- 534 на его эффективные показатели. Выполнены необходимые расчеты модернизированной системы охлаждения дизеля.
В технологической части проекта проведен анализ технологичности конструкции, разработан первоначальный и окончательный вариант маршрута обработки детали типа втулка, определён тип производства, экономически обоснован выбор оборудования, режущего и мерительного инструмента, рассчитаны режимы резания, технические нормы времени, припуски и межоперационные допуски на размеры детали.
Выполненные исследования позволяют сделать вывод о том, что модернизированная система охлаждения дизеля ЯМЗ-534 повышает эффективные показатели двигателя, такие как мощность, крутящий момент и в некоторых режимах снижается расход топлива.
Экономический эффект применения разработанного устройства составляет 44230 руб. в год.
Следовательно, производство и эксплуатация разработанной системы охлаждения двигателя ЯМЗ-534 экономически выгодно.
В результате проведенного анализа состояния вопроса, установлено что температурное состояние деталей цилиндро-поршневой группы дизеля оказывает существенное влияние на характер протекания рабочего цикла, а следовательно, и на его эффективные показатели, такие как эффективная мощность Ne,крутящий момент Me,эффективный удельный расход топлива ge, эффективный КПД це. Температурное состояние деталей ЦПГ в значительной степени определяется функционированием системы охлаждения двигателя и степени ее совершенства.
Основными направлениями модернизации современных систем охлаждения являются: создание энергоэффективной системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания с наддувом, которая позволит регулировать температуру отдельных элементов двигателя (патент RU 2 580 981 C1);
повышение эксплуатационной надежности, как двигателя, так и его системы охлаждения (патент RU 2 347 086 C2). Наиболее перспективным решением является устройство системы охлаждения согласно патенту (патент RU 2 347 086 C2). Целью изобретения является повышение эффективности двигателя за счет электронного управления системой и дополнительных подогревателей, ускоряющих нагрев жидкости.
В конструкторской части проекта произведена разработка системы охлаждения дизеля ЯМЗ-534 содержащий электронный блок управления тепловым режимом работы дизеля, электроподогревателем и механическим устройством распределением потоков охлаждающей жидкости. Применение системы на дизеле ЯМЗ-534 позволит поддерживать рабочую температуру двигателя как при низких, так и при высоких температурах окружающей среды, сократить время выхода двигателя на нормальный тепловой режим, что является определяющим фактором для повышения его эффективных характеристик, уменьшения износа холодного двигателя, а значит его долговечности.
Произведенный в ходе проектирования расчет рабочего процесса базового двигателя позволил определить основные параметры системы охлаждения.
Проведено исследование влияния системы охлаждения двигателя ЯМЗ- 534 на его эффективные показатели. Выполнены необходимые расчеты модернизированной системы охлаждения дизеля.
В технологической части проекта проведен анализ технологичности конструкции, разработан первоначальный и окончательный вариант маршрута обработки детали типа втулка, определён тип производства, экономически обоснован выбор оборудования, режущего и мерительного инструмента, рассчитаны режимы резания, технические нормы времени, припуски и межоперационные допуски на размеры детали.
Выполненные исследования позволяют сделать вывод о том, что модернизированная система охлаждения дизеля ЯМЗ-534 повышает эффективные показатели двигателя, такие как мощность, крутящий момент и в некоторых режимах снижается расход топлива.
Экономический эффект применения разработанного устройства составляет 44230 руб. в год.
Следовательно, производство и эксплуатация разработанной системы охлаждения двигателя ЯМЗ-534 экономически выгодно.