Введение
1. Обоснование схемы проектируемого двигателя и выбор аналогов
2. Согласование режимов работы турбокомпрессора и
поршневой части ДВС
3. Тепловой расчет двигателя
3.1. Выбор недостающих данных
3.2. Результаты теплового расчета
3.3. Выводы
4. Кинематический и динамический расчеты двигателя
4.1 Кинематический расчет двигателя
4.2. Динамический расчет двигателя
4.3. Выводы
5. Уравновешивание двигателя
6.Расчет на прочность деталей двигателя.
6.1 Прочностной расчет поршня
6.2. Прочностной расчет поршневых колец
6.3. Прочностной расчет поршневого пальца
6.4. Вывод
7. Расчет систем охлаждения и смазки двигателя
7.1. Расчет системы охлаждения
7.2. Основные параметры системы охлаждения
7.3. Расчет насоса
7.4 Расчет радиатора охлаждения.
7.5 Расчет вентилятора
7.6. Расчет системы смазки
7.7. Расчет масляного насоса
7.8. Расчет коренного подшипника
7.9. Расчет шатунного подшипника
7.10. Выводы
8. Описание конструкции двигателя
9. Исследовательская часть.
Введение
9.1. Классификация систем топливоподачи природным газом
9.2. Газодизельная система топливоподачи природным газом.
9.3. Распределённая подача газа(MPI).
9.4. Центральная подача газа (SPI)
9.5 Комбинированная система подачи природным газом
9.9. Построение и расчет моделей двигателя с центральным и
распределённым впрыском в ПО AVL BOOST
Заключение.
В настоящее время происходит увеличение грузооборота автомобильного
транспорта не только в количественном плане, но и в качественном.
Создание автомобилей, работающих с высокой топливной
экономичностью, прежде всего зависит от двигателей, в которых максимальное
количество тепла должно превращаться в полезную механическую работу.
Автомобильные двигатели должны отвечать определенным техническим
требованиям, а также иметь небольшие габариты и вес.
К современным автомобильным двигателям предъявляются следующие
требования: снижение топливного расхода, расхода масла, а также природных
ресурсов, используемых для изготовления автомобиля. При этом на высоком
уровне должны оставаться эксплуатационные характеристики автомобиля, его
комфортность и безопасность.
Конечно, создание перспективного высокоэкономичного малотоксичного
автомобиля представляет сложную комплексную задачу, связанную с коренным
усовершенствованием большинства узлов автомобиля и технологии их
производства.
Для того, чтобы решить данную задачу необходимо объединение большого
количества производственных предприятий и государственных организаций.
В настоящее время основным видом силовых установок являются
поршневые ДВС. Именно такие установки чаще всего используются на
автомобилях, тракторах, дорожно-транспортных, сельскохозяйственных и
строительных машинах.
ДВС – это двигатель, который преобразует химическую энергию топлива в
полезную работу. Газовый двигатель – особый вид двигателя внутреннего
сгорания, работающий на газообразном топливе, работающий по циклу Отто.
К преимуществам двигателей на газе следует отнести безопасность и
бездымность отработавших газов.
Однако не только бензиновый, но и дизельный двигатель можно перевести
на газ.
По важнейшим техническим показателям, характеризующим
эффективность использования топлива в двигателе, жидкие нефтяные топлива
уступают газам, поэтому когда ко второй половине 20 века добыча и
производство горючих газов, особенно природного и сжиженных бутанопропановых смесей, достигли в некоторых странах большего объёма, газовые
двигатели начали применять значительно шире, но на новом, более высоком
техническом уровне.
Занимая 12.8 % территории и имея 2,8% населения земного шара, Россия
занимает первое место в мире по доказанным запасам природного газа.
Метан входит в состав природного газа. Чтобы почувствовать его утечку,
в него добавляют так называемые одоранты, которые придают ему запах газа.
У метана есть свойство улетучиваться, так как он легче по плотности воздуха.
Метан входит в состав природных, а также попутных нефтяных, рудничных иболотных газов. После себя метан не оставляет никаких продуктов сгорания,
кроме углекислого газа и воды, а потому не загрязняет атмосферу.
Преимущества метана перед дизельным топливом:
При сгорании метана не образуется нагар в камере сгорания;
Скорость горения газовоздушной смеси меньше, чем нефтяных топлив и,
как следствие, ниже ударные нагрузки на детали цилиндро-поршневой
группы.
Работа двигателя становиться более мягкой и менее шумной.
Финансовая экономия — природный газ дешевле бензина и дизельного
топлива;
При сгорании метана меньше выделяются токсичные вещества. Это
означает увеличение срока эксплуатации транспортного средства и
долговечность использования двигателя.
Автомобили, на которые устанавливаются газовые двигатели,
выбрасывают меньше вредных веществ.
Что касается экологии то метан, безусловно, один из самых экологичных
топлив. При этом оно готово к использованию в любой момент — его не надо
очищать и перерабатывать, как, например, бензин и дизтопливо. Кроме того, в
метане нет ядовитых примесей, таких как соединения серы, свинца, вредных
углеводородов, сажи. В результате его использования уровень выделения
продуктов горения очень и очень низкий, особенно если используется
качественное ГБО, а двигатель предварительно откалиброван. Это связано с
тем, что соотношение между водородом и углеродом в метане определяет
значительно меньший уровень выбросов по сравнению с бензином и дизелем —
разница составляет 20%. Их уровень в полной мере соответствует
законодательству ведущих стран мира, в том числе тех, которые заботятся об
экологии на своей территории.
Область применения метана, как в газообразном, так и в жидком
состоянии, очень обширна. Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод,
что использование метана в качестве моторного топлива является очень
перспективным и актуальным направлением в области двигателестроения.
Целью данной выпускной квалификационной работы будет являться
разработка рядного 6 цилиндрового газового двигателя мощностью 200 кВт для
установки на шасси городского автобуса категории N3. Исходя из
поставленной цели можно выделить основные задачи, которые необходимо
решить:
- определить основные показатели рабочего процесса двигателя и
выявить степень совершенства их
- подобрать турбокомпрессор для проектируемого двигателя
- провести динамический расчёт и кинематический и определить
основные силы действующие в цилиндре.
- рассчитать детали цилиндропоршневой группы на прочность
- расчёт системы смазки и охлаждения
- исследовательская часть в целях выбора способа подачи
В данной выпускной квалификационной работе был разработан рядный 6
цилиндровый газовый двигатель объёмом 6,65 л. Проведен подбор
турбокомпрессора и двигателя. В результате был выбран турбокомпрессор ТКР
80 фирмы «Турботехника». Затем был проведен тепловой расчёт двигателя в
ПО Дизель РК. В результате проведённого теплового расчёта мощность
двигателя составила 200 кВт при частоте вращения коленчатого вала 2300
об/мин. Максимальный крутящий момент 1050 Н м при 1600 об/мин,
минимальный удельный расход топлива составил 197,5 г/кВт ч.
Далее были проведены кинематический и динамический расчеты
двигателя, в результате которых были 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 расчеты
на прочность.
Также были проведены анализ уравновешенности двигателя и расчет
массы противовесов.
Проведён расчет на прочность деталей поршневой группы. В ходе расчёта
некоторые значения превысили допустимые. В связи с этим необходимо
применить более прочный материал или увеличить размеры деталей, затем
проверить на контакт с другими деталями.
Рассчитаны основные элементы системы смазки и охлаждения
проектируемого двигателя.
Исследовательская часть посвящена системе топливоподачи газовых
двигателей. Были исследованы 2 основные системы подачи газом:
распределенный впрыск и центральный впрыск. В ходе исследования были
построены две модели двигателя с распределенной и центральной подачей газа.
В результате расчета выяснилось, что оба двигателя имеют одинаковые
мощностные и экономические показатели. Проведены испытания двигателя V8
с центральной и распределенной подачей при различных коэффициентах
избытка воздуха и частоты вращения. По результатам испытаний выяснилось,
что двигатель комплектованный центральной подачей газа имеет более высокие
показатели мощность, удельного эффективного расхода больше чем двигатель с
распределенной подачей. Для установки на проектируемый двигатель выбрана
система с центральной подачей газа.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
