Введение 5
1. Обоснование и выбор схемы проектируемого двигателя 7
2. Согласование режимов работы турбокомпрессора и 9
поршневой части ДВС 9
3. Тепловой расчет двигателя 13
3.1. Выбор недостающих данных и выполнение теплового расчета 13
3.2. Выполнение теплового расчета 18
3.3. Выводы 21
4. Кинематический и динамический расчеты двигателя 22
4.1. Кинематический расчет двигателя 22
4.2. Динамический расчет двигателя 24
4.3. Выводы 32
5. Уравновешивание двигателя 32
6 Расчет на прочность 35
6.1 Расчет коленчатого вала 35
6.1.1 Определение удельного давления на поверхности шеек 36
6.1.2 Расчет коренной шейки коленчатого вала 36
Необходимый запас прочности пшш = 2...3. Условие выполняется 37
6.1.3 Расчет шатунной шейки коленчатого вала 37
6.1.4 Расчет щеки 39
6.1.5 Вывод 41
7 Расчет системы охлаждения 42
7.1 Рубашка охлаждения 43
7.2 Расчет жидкостного радиатора 47
7.3 Гидравлическое сопротивление жидкостного тракта 50
7.4 Гидравлическое сопротивление воздушного тракта 52
7.5 Расчет жидкостного насоса 52
7.6 Вентилятор 55
7.7 Выводы 56
8 Описание конструкции проектируемого двигателя 57
9 Исследовательская часть 67
9.1 Защита от шума автомобилей 67
9.2 Выпускная система 71
9.3 Способ снижения шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания (обзор существующих патентов) ...77
9.4 Выбранные для проектируемого дизельного двигателя системы подавления шума 93
9.4.2 Система активного подавления шума впуска и выхлопа двигателя внутреннего сгорания 98
Формула изобретения: 104
9.5 Аналитическая оценка шума 104
9.6 Выводы 106
10 Заключение 107
Список использованной литературы 108
Приложение 109
Массовое производство автомобилей семейства КамАЗ и их поступление в автотранспортный комплекс страны началось в 1976 г. В ходе производства совершенствовалась конструкция автомобилей и их составных частей, повышалось их качество, накапливался и изучался передовой опыт эксплуатации и ремонта.
Более сложная конструкция автомобилей КамАЗ по сравнению с ранее выпускавшимися в стране автомобилями позволила достичь высокой экономичности, надежности и комфортабельности.
От четкой и слаженной работы всех комплектующих КамАЗа зависит не только более полное использование всех мощностей автомобиля при выполнении различных целевых задач, но и обеспечение норм безопасности движения транспортных средств.
Комплектующие двигателя играют особую роль при эксплуатации автомобиля. Своевременное проведение технического обслуживания и ремонта (текущего и капитального) двигателя нормализует работу автомобиля и позволяет качественно и количественно увеличить срок его эксплуатации.
Состояние организации технического обслуживания и ремонта в современных условиях находится на низком уровне механизации. Это приводит к снижению производительности труда и повышению трудоемкости проводимых работ. При этом роль и значение автомобильного транспорта в транспортной системе непрерывно возрастает. Характерным для автомобильного транспорта на современном этапе развития является концентрация подвижного состава в системе общего использования транспорта, укрупнения автотранспортных предприятий и их специализация по виду перевозок или по типу подвижного состава. В нашей стране техническое обслуживание и ремонт автомобилей проводится на плановой основе, представляющей собой систему технического обслуживания и ремонта, которая состоит из комплекса взаимосвязанных положений и норм,
ВКР 13.03.03.19.03.00.00.00.ПЗ Лист
5
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
определяющих порядок проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту с целью обеспечения заданных показателей качества автомобилей в процессе эксплуатации. На автомобильном транспорте большинство стран также используется планово-предупредительная система, и выполняется регулярно после определенного пробега (наработки) автомобиля, а ремонт, как правило, выполняется по потребности, т.е. после возникновения неисправности или отказа.
Принципиальные основы организации и нормативы технического обслуживания и ремонта регламентируются в нашей стране «Положением о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта», которое является результатом, во-первых, проводимых научных исследований в системе Минавтотранса в области технической эксплуатации автомобилей, во-вторых, опыт передовых автотранспортных предприятий, в третьих, работы, проводимые автомобильной промышленностью по повышению качества автомобилей.
Производственно-технологическая база автомобильного транспорта, назначение которого является: обеспечение требований нормальной
технической эксплуатации подвижного состава и в первую очередь должно обеспечивать его работоспособность и надежность, включая в себя комплекс предприятий и сооружений (гаражи, базы централизованного обслуживания, ремонтные заводы, мастерские и др.).
Совокупность предприятий и сооружений вместе с подвижным составом образует основные фонды автомобильного транспорта, эффективное использование которых является основной задачей в сфере автомобильного транспорта
В настоящее время основным типом силовой установки грузового автомобиля или автобуса является двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия или с принудительным воспламенением при применении газообразного топлива. Как правило, это четырёхтактные двигатели с числом цилиндров до 8, с рядным или V-образным расположением цилиндров.
Основное преимущество рядных шестицилиндровых двигателей перед V-образным это абсолютная уравновешенность моментов и хорошая равномерность вращения коленчатого вала. Однорядные двигатели обладают простотой конструкции и удобствами в обслуживании. При установке двигателя на автомобиль ось коленчатого вала располагается как вдоль, так и поперёк продольной оси автомобиля. Наклонное расположение цилиндров применяют для уменьшения высоты двигателя и обеспечения свободного доступа ко всем деталям и вспомогательным агрегатам, требующим периодического обслуживания или регулирования. Расположение агрегатов двигателя зависит от способа его размещения на автомобиле.
Современные грузовые автомобили имеют двигатели высокой мощности. Для получения таких мощностей применяется форсирование по эффективному давлению. В настоящее время наибольшее распространение среди агрегатов наддува нашли турбокомпрессоры. Двигатели с наддувом обладают рядом преимуществ по сравнению с безнаддувными двигателями. К ним относятся:
-снижение шума выхлопа, так как турбина сама является хорошим глушителем шума;
-меньшая токсичность по сравнению с безнаддувными двигателями и др. Имеется также ряд недостатков:
-высокие механические и тепловые нагрузки;
-менее благоприятное протекание кривой крутящего момента, особенно при высоких степенях наддува;
-худшая приемистость.
В автомобильном двигателестроении в последние годы возникла новая, трудная проблема, решением которой занимаются в ряде стран. В связи с ростом количества эксплуатируемых автомобилей, в большинстве стран большое внимание уделено вредному воздействию на организм человека удаляемых из двигателя выхлопными газами.
Объемная концентрация токсичных веществ в отработавших газах относительно невелика (0,25... 7%), однако в крупных городах с большим
парком автомобилей двигатели внутреннего сгорания наряду с промышленными предприятиями являются основным источником загрязнения атмосферного воздуха.
Рост автомобильного парка неизбежно сопровождается увеличением потребления жидкого топлива нефтяного происхождения и значительным загрязнением атмосферного воздуха. В настоящее время транспорт нашей страны потребляет более половины светлых нефтепродуктов, что составляет около 13 % всех энергоресурсов. Поэтому оптимизация структуры потребления автомобильным транспортом топлива нефтяного происхождения представляет одну из наиболее важных народнохозяйственных задач. Не менее острой является проблема уменьшения загрязнения окружающей среды, особенно в крупных промышленных центрах.
Контроль токсичности выхлопных газов стал главной причиной развития электроники и её всё более растущим использованием в управлении двигателем. В области применения электроники в управлении двигателями на первом месте стоят электронные системы управления, которые, в настоящее время в состоянии контролировать большое количество дополнительных функций.
Анализируя выше сказанное, выбираем шестицилиндровый рядный двигатель. Рядная схема с числом цилиндров от 4 до 6 обуславливает удобство эксплуатации и простоту обслуживания, а также однорядные двигатели характеризуются простотой конструкции, сравнительно высокой технологичностью изготовления и абсолютной уравновешенностью моментов.
В качестве аналогов-прототипов выбираем двигатели автомобилей, параметры и показатели которых представлены в таблице 1.1.
При выборе аналогов-прототипов были соблюдены следующие условия:
- рабочий объем аналога iV'h не отличается от рабочего объема проектируемого двигателя на ±5%;
- аналоги представляют заводы-производители из разных стран;
- показатели рабочего процесса аналогов-прототипов отражают современный уровень двигателестроения.
Выбор аналогов. Аналогом проектируемого двигателя является двигатель зарубежного производства, имеющий такой же или близкий рабочий объём и
-5
назначение. Рабочий объём рассчитываемого двигателя iVh = 11946 см .
Исходя из его назначения в качестве аналогов выбираем двигатели:
1. Scania DC13 - рядный 6-цилиндровый R6 ЧН 13,0/16,0 жидкостного
-5
охлаждения, рабочим объёмом iVh = 12720 см .
2. MAN D2676 - рядный 6-цилиндровый R6 ЧН 12,6/16,6 жидкостного
-5
охлаждения, рабочим объёмом iVh = 12410 см
3. Daimler OM 471/ DD13 - рядный 6-цилиндровый R6 ЧН 13,2/15,6
-5
жидкостного охлаждения, рабочим объёмом iVh = 12800 см .
В ходе расчетов по данному дипломному проекту было проведено согласование ТКР поршневой частью ДВС, в результате которого был выбран один турбокомпрессор типа ТКР-9В.
Также проведен тепловой расчёт двигателя с помощью программы Дизель- РК, в результате которого мощность двигателя составила Ne = 400 кВт при частоте вращения коленчатого вала 1900 мин-1, максимальный крутящий момент Ме = 2450 Н м при частоте вращения коленчатого вала 1200 мин-1, минимальный удельный расход топлива ge = 185 г/кВт ч, коэффициент приспособляемости Кт = 1,2 скоростной коэффициент Кс = 0,63, литровая мощность Nm = 33,5 кВт/л, удельная поршневая мощность Nen = 50,88 кВт.
Проведены кинематический и динамический расчеты двигателя, в результате которых получены зависимости от угла поворота коленчатого вала различных параметров: перемещения, скорости и ускорения поршня; газовых и инерционных сил, действующих на КШМ; сил, действующих на шатунные и коренные шейки коленчатого вала. По результатам этих расчетов была построена диаграмма износа шатунной шейки, по которой был определен угол расположения оси масляного отверстия и проведены расчеты на прочность.
Расчёты на прочность основных деталей двигателя показали, что при выбранных материалах и размерах элементов деталей на расчетных режимах в основном напряжения не превышают допустимые, а запасы прочности соответствуют современным требованиям.
Рассчитаны основные элементы системы охлаждения, которые использовались при разработке конструкции дизеля.
Было рассмотрено множество научных работ по уменьшения шума транспортных средств. Были проанализированы существующие системы шумопоглащения различных фирм производителей такого важного элемента системы выпуска автомобиля, как автомобильный глушитель.
Для проектируемого двигателя была подобрана система активного подавления шума впуска и выхлопа с дополнительным применением глушителя, в котором шумогасительная камера образована стенками корпуса.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
