Курсовая работа по предмету энергетические установки транспортной техники

Содержание

Введение

В современном мире транспорт играет важнейшую роль, позволяя людям и вещам перемещаться не только в пределах одной страны, но и в трансграничных направлениях. Поэтому профессии, связанные с транспортом, будут популярными всегда. Ведь именно благодаря им осуществляется быстрая доставка грузов и пассажиров в разные, даже самые отдаленные и труднодоступные места нашей планеты.

Основой автотранспортной энергетики в ближайшем будущем останутся поршневые двигатели внутреннего сгорания (ПДВС) из-за своей высокой экономичности, малой металлоемкости, надежности и относительной долговечности. Поршневой двигатель внутреннего сгорания сегодня является самым распространённым тепловым двигателем. Он используется для привода средств наземного, воздушного и водного транспорта, боевой, сельскохозяйственной и строительной техники, электрогенераторов, компрессоров, водяных насосов, помп, моторизованного инструмента и прочих машин, как мобильных, так и стационарных, и производится в мире ежегодно в количестве нескольких десятков миллионов изделий. К тому же конструкция и рабочий процесс будут определяться также требованиями нормативных ограничений и технологическими требованиями.

Также естественно, что тенденция развития ПДВС проявит себя в стремлении получить максимальный эффективный коэффициент полезного действия путем использования в нем более сложных решений и технологий. Предполагая дефицит рабочей силы, будет действовать тенденция, направленная на разработку и технологию изготовления двигателей, требующих минимальных затрат труда при обслуживании и ремонте.

Если обратиться к топливу, то здесь можно отметить, что в мире наметилась тенденция к выработке продукции по техническим требованиям, близким к предельным. Это происходит из-за желания производить больше топлива для удовлетворения растущей в нем потребности. Снижение качества топлива заставит искать решения, которые позволили бы избежать возможных негативных последствий в эксплуатации.

Глубокое понимание принципов работы ПДВС, строгая научная обоснованность путей и методов дальнейшего совершенствования ПДВС – главные требования к специалисту будущего.

Главные проблемы в проектировании ПДВС:

улучшение топливной экономичности;

совершенствование экологических характеристик ПДВС;

повышение надежности ПДВС.

повышение механического КПД

уменьшить площади трущихся поверхностей

В связи с этим основной задачей специалиста будущего является: разработка экологически чистых автомобильных энергоустановок, обеспечивающих высокое качество и эффективность автомобильных перевозок при минимальных затратах труда, эксплуатационных материалов и энергии при их производстве и в процессе эксплуатации.

Можно сформулировать следующие требования к энергоустановке: транспортная эффективность, безопасность выполнения транспортных услуг, обеспечение транспортного комфорта и сохранности грузов при транспортировке, безвредность воздействия на окружающую среду, сохранение природных (топливноэнергетических, материальных, трудовых) ресурсов.

Специальность 05B71300 «Транспорт, транспортная техника и технологии» относится к областям науки и техники, которые включают совокупность средств, способов и методов человеческой деятельности, направленных на разработку, внедрение, производство, монтаж и эксплуатацию транспортной техники, а так же исследования в области подъемнотранспортного, строительного, дорожного и автомобильного машиностроения.

1 Тепловой расчет и тепловой баланс двигателя

Произвести расчет четырехтактного дизеля с турбонаддувом рк = 0,170 МПа. Эффективная номинальная мощность Ne,= 180 кВт при частоте вращения коленчатого вала =2100, мин1, числе i=6 и V-образном расположениии цилиндров, нераздельной камеры сгорания и пленочное смесеобразования. Система охлаждения: жидкостная. Степень сжатия ε=16,5.

1.1.3 Температура подогрева свежего заряда ΔТ (К)

В процессе наполнения температура свежего заряда несколько увеличивается благодаря подогреву от нагретых деталей двигателя.

При тепловом расчете двигателя ΔТ принимают на основании имеющихся экспериментальных данных и косвенных расчетов (таблица 1).

Принимаем температуру подогрева свежего заряда ΔT=(-5)…(+10) =+5°C.

1.6 Индикаторные показатели рабочего цикла двигателя

Индикаторные показатели рабочего цикла характеризуют совершенство рабочего цикла по теплоиспользованию, качеству организации и протекания процессов. К ним относятся среднее индикаторное давление рi, индикаторный к.п.д. ηi и удельный индикаторный расход топлива gi.

Прочностной расчет деталей двигателя

В курсовом проекте расчет на прочность производится только для основных деталей в соответствии с заданием на курсовой проект. Прежде чем приступить к расчету деталей на прочность, необходимо: выбрать или установить материал и термообработку данной детали; выяснить, какие силы и в каких сечениях создают опасные напряжения; установить, все ли силы определены в динамическом расчете или необходимо дополнительно произвести расчеты по их определению. К расчету каждой детали должен прилагаться эскиз с указанием опасных сечений и необходимых для расчета размеров. Кроме того, в расчетах на прочность должны быть указаны допустимые напряжения и запасы прочности для оценки прочностных характеристик проектируемой детали или узла.

5.1 Предпосылки к расчету и расчетные режимы

Расчет деталей с целью определения напряжений и деформаций, возникающих при работе двигателя, производится по формулам сопротивления материалов и деталей машин. До настоящего времени большинство из используемых расчетных выражений дают лишь приближенные значения напряжений.

Несоответствие расчетных и фактических данных объясняется различными причинами, основными из которых являются:

Отсутствие действительной картины распределения напряжений в материале рассчитываемой детали; использование приближенных расчетных схем действия сил и места их приложения; наличие трудно учитываемых знакопеременных нагрузок и невозможность определения их действительных значений; трудность определения условии работы многих деталей двигателя и их термических напряжений; влияние не поддающихся точному расчету упругих колебаний; невозможность точного определения влияния состояния поверхности, качества обработки (механической и термической), размеров детали и т. д. на величину возникающих напряжений.

В связи с этим применяемые методы расчета позволяют получить напряжения и деформации, являющиеся лишь условными величинами и характеризующие только сравнительную напряженность рассчитываемой детали.

Основными нагрузками, действующими на детали двигателя, являются силы давления газов в цилиндре и инерции поступательно и вращательно движущихся масс, а также усилия от упругих колебаний и тепловых нагрузок.

Нагрузка от давления газов непрерывно изменяется в течение рабочего цикла и имеет максимальное значение лишь на сравнительно небольшом участке хода поршня. Нагрузка от инерционных сил имеет периодический характер изменения и в быстроходных двигателях иногда достигает значений, превышающих нагрузку от давления газов. Указанные нагрузки являются источниками различных упругих колебаний, представляющих опасность при явлениях резонанса.

Усилия от температурных нагрузок, возникающие в результате выделения тепла при сгорании рабочей смеси и трения, снижают механическую прочность материалов и вызывают дополнительные напряжения в сопряженных деталях при их различном нагревании и различном линейном (или объемном) расширении.

Заключение

В результате выполнения курсового проекта был произведен расчет поршневого двигателя внутреннего сгорания, эффективная номинальная мощность которого равна Ne=180 кВт при частоте вращения коленчатого вала =2100 мин1, числе i=6 и V-образном расположени цилиндров.

Расчетная часть состоит из пяти частей: теплового расчета и тепловой баланса двигателя, расчета и построения внешней скоростной характеристики двигателя, кинематики кривошипношатунного механизма, динамики кривошипношатунного механизма и прочностного расчета деталей двигателя.

В тепловом расчете и тепловом балансе двигателя рассмотрены следующие процессы: процесс впуска, процесс сжатия, процесс сгорания, процесс расширения, процесс выпуска. Произведен расчет индикаторной диаграммы рабочего цикла теплового баланса двигателя.

Во второй части был произведен расчет внешней скоростной характеристики двигателя.

В кинематике кривошипношатунного механизма рассчитаны: перемещение поршня, скорость поршня и ускорение поршня.

Расчет динамики кривошипношатунного механизма заключался в развертке индикаторной диаграммы, расчетах сил инерции движущихся масс КШМ, суммарных сил и моментов, действующих в КШМ и в построении полярной диаграммы давлений на шатунную шейку.

В прочностном расчете деталей двигателя произведены следующие расчеты: расчет деталей с учетом переменной нагрузки, расчетные режимы, расчет деталей поршневой группы, расчет поршня, расчет поршневого кольца, расчет поршневого пальца, расчет деталей шатунной группы.

На основе расчетной части выполнена графическая часть, в которой отображено на листах форматах А1:

- индикаторная диаграмма; диаграмма перемещений; диаграмма скорости; диаграмма ускорений; расчетная схема КШМ; внешняя скоростная характеристика; развертка индикаторной диаграммы; диаграмма нормальных и продольных сил; диаграмма радиальной силы; диаграмма тангенциальной силы; диаграмма давлений на шатунную шейку и диаграмма крутящего момента четырехтактного двигателя.

графики 1.frw

КазНИТУ им.К.И.Сатпаева
КП.ПТМ.14.05.00.000С
Внешняя скоростная характеристика
Диаграмма перемещений поршня
Индикаторная диаграмма
Диаграмма ускорения поршня
Диаграмма скорости поршня
Развертка индикаторной диаграммы
Диаграмма нормальных
Диаграмма радиальной силы
Диаграмма крутящего момента
четырехтактного двигателя
Диаграмма тангенциальной силы
Диаграмма давлений на шатунную шейку