Дизель Р4ЧН для установки на коммерческий грузовой автомобиль
|
Обозначения и сокращения
Введение
1. Анализ аналогов и выбор прототипа проектируемого двигателя
2. Согласование характеристик агрегата наддува и поршневой части двигателя
3. Тепловой расчет двигателя
3.1. Выбор недостающих исходных данных
3.2 Вывод к тепловому расчету
4. Кинематический и динамический анализ
4.1. Кинематический расчет
4.2. Динамический расчёт
5. Расчет уравновешивания двигателя
7. Расчёт системы охлаждения
7.1. Основные параметры системы охлаждения
7.2. Рубашка охлаждения
7.3. Расчёт жидкостного радиатора
7.4. Гидравлическое сопротивление жидкостного тракта
7.5. Гидравлическое сопротивление воздушного тракта
7.6. Расчёт жидкостного насоса
7.7. Расчёт вентилятора
10. Исследовательская часть
Заключение
Список использованных источников
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
Введение
1. Анализ аналогов и выбор прототипа проектируемого двигателя
2. Согласование характеристик агрегата наддува и поршневой части двигателя
3. Тепловой расчет двигателя
3.1. Выбор недостающих исходных данных
3.2 Вывод к тепловому расчету
4. Кинематический и динамический анализ
4.1. Кинематический расчет
4.2. Динамический расчёт
5. Расчет уравновешивания двигателя
7. Расчёт системы охлаждения
7.1. Основные параметры системы охлаждения
7.2. Рубашка охлаждения
7.3. Расчёт жидкостного радиатора
7.4. Гидравлическое сопротивление жидкостного тракта
7.5. Гидравлическое сопротивление воздушного тракта
7.6. Расчёт жидкостного насоса
7.7. Расчёт вентилятора
10. Исследовательская часть
Заключение
Список использованных источников
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
В настоящее время существует большое количество устройств, использующих тепловое расширение газов. К таким устройствам относится карбюраторный двигатель, дизели, турбореактивные двигатели и т.д.
Тепловые двигатели могут быть разделены на две основные группы. 1. Двигатели с внешним сгоранием - паровые машины, паровые турбины, двигатели Стирлинга и т.д. 2. Двигатели внутреннего сгорания. В качестве энергетических установок автомобилей наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания, в которых процесс сгорания топлива с выделением теплоты и превращением ее в механическую работу происходит непосредственно в цилиндрах.
На большинстве современных автомобилей установлены двигатели внутреннего сгорания. Наиболее экономичными являются поршневые и комбинированные двигатели внутреннего сгорания. Они имеют достаточно большой срок службы, сравнительно небольшие габаритные размеры и массу. Основным недостатком этих двигателей следует считать возвратно-поступательное движение поршня, связанное с наличием криво шатунного механизма, усложняющего конструкцию и ограничивающего возможность повышения частоты вращения, особенно при значительных размерах двигателя.
А теперь немного о первых ДВС. Первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) был создан в 1860 г. французским инженером Этвеном Ленуаром, но эта машина была еще весьма несовершенной. В 1862 г. французский изобретатель Бо де Роша предложил использовать в двигателе внутреннего сгорания четырехтактный цикл: 1)всасывание; 2) сжатие; 3) горение и расширение; 4) выхлоп. Эта идея была использована немецким изобретателем Н.Отто, построившим в 1878 г. Первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. КПД такого двигателя достигал 22%, что превосходило значения, полученные при использовании двигателей всех предшествующих типов. Быстрое распространение ДВС в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и стационарной энергетике была обусловлена рядом их положительных особенностей.
Осуществление рабочего цикла ДВС в одном цилиндре с малыми потерями значительным перепадом температур между источником теплоты и холодильником обеспечивает высокую экономичность этих двигателей. Высокая экономичность - одно из положительных качеств ДВС. Среди ДВС дизель в настоящее время является таким двигателем, который преобразует химическую энергию топлива в механическую работу с наиболее высоким КПД в широком диапазоне изменения мощности. Это качество дизелей особенно важно, если учесть, что запасы нефтяных топлив ограничены. К положительным особенностям ДВС стоит отнести также то, что они могут быть соединены практически с любым потребителем энергии. Это объясняется широкими возможностями получения соответствующих характеристик изменения мощности и крутящего момента этих двигателей.
Рассматриваемые двигатели успешно используются на автомобилях тракторах, сельскохозяйственных машинах, тепловозах, судах Электростанциях и т.д., т.е. ДВС отличаются хорошей приспособляемостью к потребителю. Сравнительно невысокая начальная стоимость, компактность и малая масса ДВС позволили широко использовать их на силовых установках, находящих широкое применение и имеющих небольшие размеров моторного отделения. Установки с ДВС обладают большой автономностью. Даже самолеты с ДВС могут летать десятки часов без пополнения горючего. Важным положительным качеством ДВС является возможность их быстрого пуска в обычных условиях. Двигатели, работающие при низких температурах, снабжаются специальными устройствами для облегчения и ускорения пуска. После пуска двигатели сравнительно быстро могут принимать полную нагрузку. ДВС обладают значительным тормозным моментом, что очень важно при использовании их на транспортных установках. Положительным качеством дизелей является способность одного двигателя работать на многих топливах. Так известны конструкции автомобильных многотопливных двигателей, а также судовых двигателей большой мощности, которые работают на различных топливах - от дизельного до котельного мазута. Но наряду с положительными качествами ДВС обладают рядом недостатков. Среди них ограниченное по сравнению, например с паровыми и газовыми турбинами агрегатная мощность. Высокий уровень шума, относительно большая частота вращения коленчатого вала при пуске и невозможность непосредственного соединения его с ведущими колесами потребителя, Токсичность выхлопных газов, возвратно-поступательное движение поршня, ограничивающие частоту вращения и являющиеся причиной появлений не уравновешенных сил инерции и моментов от них. Но невозможно было бы создание двигателей внутреннего сгорания, их развития и применения, если бы не эффект теплового расширения. Ведь в процессе теплового расширения нагретые до высокой температуры газы совершают полезную работу. Вследствие быстрого сгорания смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, резко повышается давление, под воздействием которого происходит перемещение поршня в цилиндре. А это-то и есть та самая нужная технологическая функция, т.е. силовое воздействие, создание больших давлений, которую выполняет тепловое расширение, и ради которой это явление применяют в различных технологиях и в частности в ДВС.
Тепловые двигатели могут быть разделены на две основные группы. 1. Двигатели с внешним сгоранием - паровые машины, паровые турбины, двигатели Стирлинга и т.д. 2. Двигатели внутреннего сгорания. В качестве энергетических установок автомобилей наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания, в которых процесс сгорания топлива с выделением теплоты и превращением ее в механическую работу происходит непосредственно в цилиндрах.
На большинстве современных автомобилей установлены двигатели внутреннего сгорания. Наиболее экономичными являются поршневые и комбинированные двигатели внутреннего сгорания. Они имеют достаточно большой срок службы, сравнительно небольшие габаритные размеры и массу. Основным недостатком этих двигателей следует считать возвратно-поступательное движение поршня, связанное с наличием криво шатунного механизма, усложняющего конструкцию и ограничивающего возможность повышения частоты вращения, особенно при значительных размерах двигателя.
А теперь немного о первых ДВС. Первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) был создан в 1860 г. французским инженером Этвеном Ленуаром, но эта машина была еще весьма несовершенной. В 1862 г. французский изобретатель Бо де Роша предложил использовать в двигателе внутреннего сгорания четырехтактный цикл: 1)всасывание; 2) сжатие; 3) горение и расширение; 4) выхлоп. Эта идея была использована немецким изобретателем Н.Отто, построившим в 1878 г. Первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. КПД такого двигателя достигал 22%, что превосходило значения, полученные при использовании двигателей всех предшествующих типов. Быстрое распространение ДВС в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и стационарной энергетике была обусловлена рядом их положительных особенностей.
Осуществление рабочего цикла ДВС в одном цилиндре с малыми потерями значительным перепадом температур между источником теплоты и холодильником обеспечивает высокую экономичность этих двигателей. Высокая экономичность - одно из положительных качеств ДВС. Среди ДВС дизель в настоящее время является таким двигателем, который преобразует химическую энергию топлива в механическую работу с наиболее высоким КПД в широком диапазоне изменения мощности. Это качество дизелей особенно важно, если учесть, что запасы нефтяных топлив ограничены. К положительным особенностям ДВС стоит отнести также то, что они могут быть соединены практически с любым потребителем энергии. Это объясняется широкими возможностями получения соответствующих характеристик изменения мощности и крутящего момента этих двигателей.
Рассматриваемые двигатели успешно используются на автомобилях тракторах, сельскохозяйственных машинах, тепловозах, судах Электростанциях и т.д., т.е. ДВС отличаются хорошей приспособляемостью к потребителю. Сравнительно невысокая начальная стоимость, компактность и малая масса ДВС позволили широко использовать их на силовых установках, находящих широкое применение и имеющих небольшие размеров моторного отделения. Установки с ДВС обладают большой автономностью. Даже самолеты с ДВС могут летать десятки часов без пополнения горючего. Важным положительным качеством ДВС является возможность их быстрого пуска в обычных условиях. Двигатели, работающие при низких температурах, снабжаются специальными устройствами для облегчения и ускорения пуска. После пуска двигатели сравнительно быстро могут принимать полную нагрузку. ДВС обладают значительным тормозным моментом, что очень важно при использовании их на транспортных установках. Положительным качеством дизелей является способность одного двигателя работать на многих топливах. Так известны конструкции автомобильных многотопливных двигателей, а также судовых двигателей большой мощности, которые работают на различных топливах - от дизельного до котельного мазута. Но наряду с положительными качествами ДВС обладают рядом недостатков. Среди них ограниченное по сравнению, например с паровыми и газовыми турбинами агрегатная мощность. Высокий уровень шума, относительно большая частота вращения коленчатого вала при пуске и невозможность непосредственного соединения его с ведущими колесами потребителя, Токсичность выхлопных газов, возвратно-поступательное движение поршня, ограничивающие частоту вращения и являющиеся причиной появлений не уравновешенных сил инерции и моментов от них. Но невозможно было бы создание двигателей внутреннего сгорания, их развития и применения, если бы не эффект теплового расширения. Ведь в процессе теплового расширения нагретые до высокой температуры газы совершают полезную работу. Вследствие быстрого сгорания смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, резко повышается давление, под воздействием которого происходит перемещение поршня в цилиндре. А это-то и есть та самая нужная технологическая функция, т.е. силовое воздействие, создание больших давлений, которую выполняет тепловое расширение, и ради которой это явление применяют в различных технологиях и в частности в ДВС.
На первом этапе дипломного проекта был произведен выбор аналогов, в результате которого были выбраны Д-245.16С2 и Cummins 4ISBe160.
В ходе расчетов по данному дипломному проекту было проведено согласование режимов работы ТКР и поршневой части ДВС, в результате, которого был выбран два турбокомпрессор типа ТКР 7.
Также был проведен тепловой расчёт двигателя с помощью программы Дизель-РК, в результате которого мощность двигателя составила Ne= 136 кВт при частоте вращения коленчатого вала 2500 мин-1, максимальный крутящий момент Ме = 650 Н м при частоте вращения коленчатого вала 2000 мин-1, минимальный удельный расход топлива ge= 195 г/кВт ч, коэффициент приспособляемости Кт = 1,1, скоростной коэффициент Кс = 0,68, литровая мощность Ne/= 30,22 кВт.
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.
По результатам кинематического и динамического расчета были проведены расчеты на прочность шатуна и шатунного болта. опустимое значение, находятся в пределах нормы.
Темой исследовательской части является испытательный стенд для определения эффективности лопаточного соплового аппарата турбины малоразмерного ДВС.
В работе представлен обзор конструкции ТКР. Такие как ТКР 7Н-1; конструкция регулируемой турбины; ТКР WGT; ТКР с РСА; ТКР VST. После обзора можно считать, что регулирование ТКР посредством РСА является актуальным и перспективным.
Затем в работе представлено описание стенда для безмоторных испытаний так называемых «плоских пакетов» аэродинамических или симметричных лопаточных профилей. Чтобы проанализировать и свести в единое целое приведена методика обработки данных результатов экспериментов.
Были выбраны измеряемые параметры для исследуемого стенда: давление, температура, скорость на входе и выходе установки. Для измерения исследуемых параметров будет использоваться расходомер воздуха VP FlowScope
В ходе расчетов по данному дипломному проекту было проведено согласование режимов работы ТКР и поршневой части ДВС, в результате, которого был выбран два турбокомпрессор типа ТКР 7.
Также был проведен тепловой расчёт двигателя с помощью программы Дизель-РК, в результате которого мощность двигателя составила Ne= 136 кВт при частоте вращения коленчатого вала 2500 мин-1, максимальный крутящий момент Ме = 650 Н м при частоте вращения коленчатого вала 2000 мин-1, минимальный удельный расход топлива ge= 195 г/кВт ч, коэффициент приспособляемости Кт = 1,1, скоростной коэффициент Кс = 0,68, литровая мощность Ne/= 30,22 кВт.
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.
По результатам кинематического и динамического расчета были проведены расчеты на прочность шатуна и шатунного болта. опустимое значение, находятся в пределах нормы.
Темой исследовательской части является испытательный стенд для определения эффективности лопаточного соплового аппарата турбины малоразмерного ДВС.
В работе представлен обзор конструкции ТКР. Такие как ТКР 7Н-1; конструкция регулируемой турбины; ТКР WGT; ТКР с РСА; ТКР VST. После обзора можно считать, что регулирование ТКР посредством РСА является актуальным и перспективным.
Затем в работе представлено описание стенда для безмоторных испытаний так называемых «плоских пакетов» аэродинамических или симметричных лопаточных профилей. Чтобы проанализировать и свести в единое целое приведена методика обработки данных результатов экспериментов.
Были выбраны измеряемые параметры для исследуемого стенда: давление, температура, скорость на входе и выходе установки. Для измерения исследуемых параметров будет использоваться расходомер воздуха VP FlowScope
Подобные работы
- Дизель Р4ЧН для установки на коммерческий грузовой автомобиль
Бакалаврская работа, технология машиностроения. Язык работы: Русский. Цена: 4240 р. Год сдачи: 2016