Форсирование двигателя ЗМЗ-402 путем применения наддува

Установка волновода.dwg

Технические характеристики нагнетателя:
.Нагнетатель работает при температуре окружающей среды от -40
Потери во впускной системе 0
степень повышения давления в нагнетателе 1
Часовой расход воздуха в двигателе 0
Габаритные размеры 567х351х250мм.

БЖ.dwg

Мероприятия по снижению
загрязнения атмосферы
- совершенствование систем питания
чение полноты сгорания топлива
технологических допусков при изготовлении
систему подачи топлива
конструкции поршневых колец
микропроцессерного управления;
- повышение качества моторного топлива
от использования тетраэтилсвинца в бензинах;
- рециркуляция отработавших газов;
- нейтрализация отработавших газов;
- поддержание технического сотояния(теплового
регулировок) в пределах допусков
заводов-изготовления;
- использование новых рабочих процессов.
Основные противопожарные правила
- запрещается курить и держать открытый
огонь вблизи от машины при ремонтно-регули-
- работать на машине не оснащенной основны-
ми средствами огнетушения не разрешается;
- запрещается выводить на работу машины да-
же с незначительными подтекати топлива из
топливопроводов и.т.д.;
- машинист должен содержать в постоянной ис-
правности инструментальный ящик и огнету-
шитель на случай аварийного положения;
- заправлять машину топливом разрешается
только при выключенном двигателе;
- машинист должен периодически следить за
состоянием топливного бака и топливопров-
дов и немедленно устранять обнаруженные
плотности и утечки топлива;
- при воспламенении топлива на машине или
под ней запрещается заливать пламя водой.
Физически опасные и вредные
производственные факторы
Движущиеся машины и механизмы; подвижные части производственного
оборудования и технической оснастки; передвигающиеся изделия
материалы; повышенную запыленность загазованность воздуха рабочей зоны;
повышенную или пониженную температуру поверхностей оборудования
материалов; повышенную или пониженную температуру воздуха рабочей зоны;
повышенный уровеньшума на рабочем месте; повышенный уровень
вибрации; повышенный уровень ультразвука и инфразвуковых колебаний;
повышенное или пониженное барометрическое давление в рабочей зоне и его
резкое изменение; повышенную или пониженную влажность воздуха
воздуха в рабочей зоне; отсутствие или недостаток естественного света;
недостаточную освещенность рабочей зоны; пониженную контрастность;
повышенную яркость света; острые кромки
заусенцы и шероховатость на
поверхностях заготовок
инструментов и всего оборудования
Физические перегрузки подразделяются на статические и
а нервно-психические на умственное
перенапряжение анализаторов
эмоциональные перегрузки.
Химически опасные и вредные
По характеру воздействия на организм человека делятся на: ток-
влияющие на репродуктивную функцию
никновения в организм человека - на проникающие через органы
желудочно-кишечный тракт
кожные покровы и слизистые
Биологически опасные и вре-
дные производственные фак-
Патогенные микроорганизмы
и продукты их жизнедеятельности; микроорганизмы животные и
продукты их жизнедеятельности.
Психофизиологические опас-
ные вредные производствен-
0202.13.13-000.000.БЖД
Безопасность жизнедеятельности и экологичность проектных решений
Анализ производственных факторов

Шкив.dwg

Колесо рабочее.dwg

Сталь 10 ГОСТ 1050-88
*Размеры для справок.
Неуказанные пред. откл. размеров: Н14;
Сварку выполнить по ГОСТ5264. Сварные швы зачистить.
Покрытие: краска эпоксидно-полиэфирная ЭПЭ
Выполнить статическую балансировку колеса..

Седло клапана.dwg

Сталь 40Х13 ГОСТ 4543-88
Неуказанные пред. откл. размеров: Н14

Патрубок .dwg

Крышка.dwg

Патентный обзор.dwg

Патентный поиск нагнетателей
Двигателей Внутреннего Сгорания
УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАДДУВА
V-ОБРАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ
ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
(патент РФ № 2435044)
Использование предлагаемого устройства повышае
т эффективность работы системы наддува
за счет существенного снижения аэроди-
намических потерь давления за счет снижения- количества
поворотов воздушного потока до минимума-
снижает металлоемкость системы
расширяет диапазон ее применения
с учетом тенденции увеличения частот
вращения современных ДВС.
СИСТЕМА ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО НАДДУВА
КОМПРЕССОРА (патент РФ № 2137986)
Система газодинамического наддува компрессора
содержащая впускной трубопровод с температурным
датчиком газового потока
пневмоцилиндр с тягой и
подпружиненным поршнем
подпоршневую и надпоршневую полости
привод поршня в виде источника давления
и блок управления с клапанами
щими надпоршневую полость с источником
давления и атмосферой.
Сложное не надёжноеи очень
(патент РФ № 2133886)
Волновой обменник давления
с закрепленными на нем газораспределителями
нный в корпусе ротор
вал которого оборудован
герметизирующим уплотнением
соединенный с валом ротора
что вал ротора выполнен из двухчастей
оборудованных коаксиально расположенны
ми ведущей и ведомой магнитными полу-
между которыми размещено уплотнение
состоящее из герметично соединенных
между собой полого цилиндра
из диэлектрического материала и днища
из немагнитного материала
и ведущая полумуфты расположены соответственно
с внешней и внутренней сторон уплотнения
а цилиндрическая часть герметично
закреплена в корпусе.
Подшипники будут сильно греться
Простая конструкциия малые
энергии коленчатого вала.
нет регулировки давления
Простой по конструкции обменник
компактный дешёвый с приводом
Немного усложнена конструкция
будут греться подшипники
Очень громоздкое устройство
завышенная стоимость
Патентный поиск нагнетателй
Двигателей внутреннего Сгорания
0202.13.13-000.000.ПП

Электромагнит.dwg

Технические характеристики:
Максимальный ток катушки 7А.
Размеры для справок.
Усилие на штоке 25Н.

Стакан.dwg

Электромагнит верхний.dwg

Размеры для справок.
Катушку электромагнита залить смолой электротехнической

Толкатель.dwg

2.dwg

Внешняя скоростная характеристика
компрессора "Компрекс
0202.13.13-000.000.ПД
Общий вид компрессора "Компрекс"

1.dwg

Обзор компрессоров для наддува
двигателей внутреннего сгорания
изменение производительности
компрессора в зависимости
от потребности двигателя
для наддува двигателей
внутреннего сгорания
0202.13.13-000.000.ОА

Технологическая карта.dwg

Технолгическая карта
Установку турбонаддува на двигатель
ЗМЗ-402. трудоемкость работ:157чел.-мин
исполнителей: 1. специальность
разряд: слесарь по ремонту
Технические требования и
Приборы инструмент и
приспособления. Модель
Пескоструйная обработка
Установить автомобиль над
Слить масло с двигателя
после чего промыть его от
остатков отработанного
Автомобиль и смотровая
ёмкость для слива масла
Проверить на наличие закоксован-
ности и механических повреждений
в случае обнаружения которых
заменить трубки новыми;
Заменить старый маслянный
залив его чистым маслом.
Произвести установку нового
турбокомпрессора на выпускной
Медленно проворачивая компрессор
залить его свежим маслом
Заменить воздушный фильтр
ключить впускные патрубки
Несколько раз провернуть двига-
завести на 5-10 минут уве-
Убедиться в отсутствии течи
герметичности воздухо-
После пробного заезда убедиться
в отсутствии подтекания и гер-
После этих действий установка
будет завершена и двигатель
Технологическая карта
установки турбонаддува
на двигаткль ЗМЗ-402
0202.13.13-000.000.ТК
Автомобиль смотровая яма.

Содержание.docx

Анализ методов наддува .. 1
1 Форсирование ДВС путем применения наддува .. . 1
2 Основные понятия о наддуве ДВС .. . 3
3 История применения наддува ДВС . 6
4 Идеальные циклы комбинированных ДВС 10
1 Объёмные нагнетатели.. ..11
1.1 Поршневой компрессор .12
1.2 Роторно поршневой компрессор Roots . .. 15
1.3 Винтовой компрессор .. . 18
1.4 Роторно-пластичный компрессор . 20
1.5 Компрессор с кольцевым поршнем.. . ..22
1.6 Спиральный нагнетатель . . 23
1.7 Волновой обменник давления «Компрекс» . . ..26
1.8 Применение турбонадд ува в карбюраторных двигателях 29
1 Обзор конструкций обменников давления 33
2 Определения параметров совместной работы поршневого двигателя и нагнетателя .37
3 Принцип работы проектируемого нагнетателя .. . 38
Расчеты подтверждающие работоспособность конструкций 42
1 Выбор исходных параметров для теплового расчета . . 42
2 Расчет рабочих процесов . . ..42
3 Расчет показателей работы конструкций . . 48
Технико-экономическое обоснование конструкции 54
2 Ожидаемые удельные технико-экономические показатели проекта .. 59
3 Технико-экономическое обоснование эффективности конструктивной разработки наддува для повышения экологичности и экономичности двигателя ЗМЗ-402 ..67
Безопасность жизнедеятельность и экологическая часть 71
1 Разработка мероприятий по охране труда 71
1.1 Организация работы по охране труда и технике безопасности ..71
1.2 Инструктаж и обучение по технике безопасности ..72
1.3 Требование безопасности к производственному оборудованию 73
1.4 Требования безопасности к проектируемому оборудованию 74
2 Разработка мероприятий по безопасности труда в автотранспортном подразделении ..76
2.1 Расчет площади световых проемов моторного участка . .76
2.2 Расчет искусственного освещения .78
2.3 Пожарная безопасность ..79
3 Экологическая безопасность 81
4 Расчет бытовых отходов .84
5 Расчет отработанных ртутных ламп ..84
6 Расчет промасленной ветоши . 84
Список используемой литературы 86

Введение.docx

Задача повышения удельных мощностных показателей ДВС была актуальна всегда. Мощность двигателя напрямую связана с рабочим объемом цилиндров и количеством подаваемой в них топливо-воздушной смеси. То есть чем больше в цилиндрах сгорает топлива тем более высокую мощность развивает силовой агрегат. Количество подаваемой рабочей смеси можно увеличить за счет применения наддува то есть повышения давления перед впускными органами.
При наддуве улучшается наполнение цилиндров свежим зарядом что позволяет сжигать в цилиндрах большее количество топлива и получать за счет этого более высокую агрегатную мощность двигателя.
В современном двигателестроении широко используеться наддув и выполняется с помощью нагнетателей и турбокомпрессоров.
В данном дипломном проекте приведены теоретические основы использования агрегатов наддува в комбинированных ДВС схемы наддува расчет компрессоров и турбин описан принцип работы проектируемого нагнетателя порядок ввода в работу а также другие вопросы связанные с агрегатами наддува.

1,2,3,4-часть.docx

1.Анализ методов наддува
1.Форсирование ДВС путем применения наддува
Двигатель ЗМЗ-402 хорошо зарекомендовал себя на протяжении 50лет работы как надёжный и простой по конструкции многие автомобили до настоящего времени работают на нем но его необходимо модернизировать с целью повышения экологических и экономических характеристик этой разработке посвящён этот раздел.
Эффективная мощность двигателя зависит от ряда параметров и определяется следующей зависимостью:
где Hu- низшая теплота сгорания; a- коэффициент избытка воздуха; t-тактность двигателя (2 или 4); Vh- рабочий объем двигателя; hv- коэффициент наполнения; hм-механический КПД; h rк– плотность воздуха перед впускными органами для двигателя с нагнетателем или плотность воздуха в окружающей среде для двигателя без нагнетателя; n-частота вращения коленчатого вала двигателя.
Анализ формулы показывает что мощность двигателя можно повысить разными способами например увеличить рабочий объем Vh. Однако при этом существенно увеличиваются масса и габариты двигателя.
Другим способом повышения мощности является увеличение частоты вращения коленчатого вала n что наблюдается у двигателей для которых важны габариты и масса. Но значительное увеличение частоты вращения является малоперспективным по следующим причинам. Во-первых при увеличениинеизбежно повышаются потери на трение в подшипниках и в сопряжении поршней с цилиндрами растут потери на осуществление насосных ходов и.т.п что ведет к уменьшению механического КПДи снижению экономичности двигателя. Во-вторых это ведет к уменьшению ресурса двигателя.
Перевод двигателя с четырехтактного на двухтактный цикл позволяет повысить мощность двигателя но при этом требуется коренное изменение конструкции двигателя поэтому этот способ не может рассматриваться как способ форсирования.
Возможности повышения коэффициента наполнения hv за счет улучшения организации газообмена снижения сопротивлений на впуске и выпуске ограничены. Наиболее существенно повысить коэффициент наполнения можно применением газодинамического наддува то есть настройкой размеров впускных каналов таким образом чтобы отраженные от среза трубопровода волны сжатия подходили к впускному клапану в конце его закрытия. Но применение газодинамического наддува ограничено предельной величиной коэффициента наполнения которая как известно составляет
Мощность двигателя можно также увеличить за счет повышения механического КПД hм и индикаторного КПД hi путем совершенствования внутрицилиндровых процессов применения высококачественных масел и модификации поверхностей трения.
Наиболее существенно можно повысить мощность двигателя без значительного изменения его габаритов и массы путем увеличения плотности воздуха rк то есть массового наполнения цилиндра. Увеличивая массовый заряд цилиндра воздухом можно пропорционально увеличивать количество топлива которое сжигается в цилиндре для получения тепловой энергии и последующего ее преобразования в механическую работу. Процесс увеличе-ния подачи воздуха или топливо-воздушной смеси в рабочую камеру порш-невого двигателя за счет повышения давления при впуске выше атмос-ферного называется наддувом. Наддув может быть осуществлен предвари-тельным сжатием воздуха в нагнетателе (повышение rк) или волнами давле-ния во впускном канале двигателя (повышение hv). В настоящее время дос-тигнуты уровни наддува с применением нагнетателя позволяющие поднять плотность воздуха до значений более 4 кгм3 то есть почти четырехкратно повысить мощность двигателя при небольшом увеличении габаритов и мас-сы.
В данной главе будем рассматривать наддув как способ увеличения плотности воздуха во впускном канале и соответственно в рабочей камере двигателя за счет предварительного сжатия воздуха в нагнетателе.
2.Основные понятия о наддуве ДВС
Для сжатия воздуха перед подачей его в рабочую камеру используются системы в которых наддув может быть механическим газотурбинным и комбинированным.
При механическом наддуве нагнетатель приводится в действие непосредственно от коленчатого вала или от постореннего источника энергии рисунок 1.1.
Рисунок 1.1 - Схема двигателя с механическим наддувом.
В качестве нагнетателя могут использоваться объемные компрессоры (поршневые роторные) или лопаточные компрессоры.
При газотурбинном наддуве (турбонаддуве) лопаточный компрессор приводится в действие от турбины которая использует энергию выхлопных газов (рис1.2)
Агрегат состоящий из лопаточного компрессора и газовой турбины для его привода установленных на одном валу называется турбокомпрессором.
Рисунок 1.2 - Схема двигателя с газотурбинным наддувом
Комбинированный наддув представляет собой комбинацию механического и газотурбинного наддува для двухступенчатого сжатия воздуха.
Двухступенчатый наддув применяется для получения желаемых параметров двигателя если требуется большое давление наддува. При двухступенчатом наддуве воздух сжимается последовательно в двух нагнетателях.
Применение наддува позволяет добиться следующего.
Повысить мощность двигателя при заданных габаритах или уменьшить вес и габариты при той же мощности.
Улучшить экономичность за счет роста индикаторного и механического КПД.
Расширить возможности получения желаемой характеристики крутящего момента двигателя по частоте вращения.
Улучшить экологические показатели двигателя.
Уменьшить падение мощности при снижении плотности окружающего воздуха.
Наддув вызывает и проблемы которые необходимо решать а именно:
- увеличение механической и тепловой напряженности двигателя;
- в ДВС с принудительным зажиганием применение наддува требует использования топлива с более высоким октановым числом;
- повышение температуры и температурных градиентов приводит к увеличению напряжений в деталях двигателя и ухудшению условий смазки;
- при определенных условиях менее благоприятное протекание кривой крутящего момента и худшая приемистость.
Таким образом рост механической и тепловой напряженности двигателей является основной причиной ограничивающей увеличение давления заряда поступающего в цилиндры.
Для уменьшения механической напряженности двигателя используют следующее:
– понижение степени сжатия;
– уменьшение угла опережения впрыска топлива;
– выбор соответствующих характеристик впрыска топлива и способа смесеобразования;
– охлаждение воздуха после компрессора.
В последнем случае уменьшается начальная температура цикла а следовательно и средняя температура за цикл что приводит к понижению температуры деталей. Кроме того уменьшение температуры воздуха и деталей двигателя обусловливает увеличение массового наполнения цилиндра и мощности двигателя. Снижение температуры воздуха на каждые 10° увеличивает мощность на 2-4 %. Промежуточное охлаждение воздуха применяют также при двухступенчатом наддуве.
Наддув применяется для форсирования 2- и 4-тактных двигателей причем как дизелей так и бензиновых.
Величину повышения мощности двигателя при наддуве оценивают степенью наддува
где рен и Nен – среднее эффективное давление и эффективная мощность двигателя с наддувом; реиNе – среднее эффективное давление и эффективная мощность того же двигателя без наддува.
3 История применения наддува ДВС
Идея принудительного нагнетания воздуха в цилиндры двигателя была предложена в 1885 г. Немецкий инженер Готлиб Даймлер запатентовал простейшую систему наддува на основе компрессора Roots. В этом же году он применил наддув для повышения частоты вращения вала двигателя но из-за технических трудностей прекратил заниматься наддувом. Серийный автомобиль Daimler-Benz с двигателем оснащенным механическим нагнетателем Rootsвыпущен в
00 г. а в 1951 г. двигательAlfa Romeo объемом 15 л с двумя компрессорами Roots имел мощность 425 л. с. Разработан компрессор братьями Рутс еще в 1859 г. как водяной насос. Примечательно что и современные двигатели оснащают этими компрессорами.
В 1896 г. немецкий инженер Рудольф Дизель запатентовал компрессор для наддува ДВС и на опытном образце двигателя проверил эффективность наддува. Дизель рассчитывал в первую очередь на улучшение экономичности. Но двигатель имея заметное повышение мощности показал ухудшение КПД что стало для Дизеля загадкой. После завершения своих испытаний (в январе 1897 г.) он написал следующее: " предварительная компрессия чрезвычайно вредна и поэтому с этого момента следует отказаться от этой идеи. И поэтому следует остановиться на обычном четырехтактном двигателе с непосредственным впуском воздуха из атмосферы в том виде в каком он на сегодня имеется".
Аналогичные результаты имели и другие изобретатели. Практически до начала Первой мировой войны развитие наддува шло очень осторожно. Это происходило из-за того что инженеры слабо представляли себе как должен осуществляться наддув и какая его конструктивная схема является наилучшей. В результате возникло огромное разнообразие устройств применяемых для предварительного сжатия воздуха на входе в ДВС и схем организации наддува.
В 1902 г. во Франции Луис Рено запатентовал проект центробежного нагнетателя. Было выпущено некоторое количество автомобилей затем работы были свернуты. В 1906 г. в США центробежный компрессор появился на двигателях гоночных автомобилей.
В 1905 г. швейцарский инженер Альфред Бюши впервые успешно осуществил нагнетание при помощи выхлопных газов получив при этом увеличение мощности на 40%. В 1911 г. он запатентовал принцип действия турбонагнетателя работающего от энергии выхлопных газов. Он имел многоступенчатый осевой компрессор со степенью сжатия около четырех который приводился в движение многоступенчатой осевой турбиной использовавшей в качестве рабочего тела выхлопные газы поршневого двигателя. Это изобретение заложило основы турбонаддува. Но технологии того времени не позволили внедрить подобное устройство и наддув в то время оставался механическим. В дальнейшем Бюши получил еще несколько патентов в этой области. В частности изобретатель для улучшения коэффициента полезного действия предусмотрел охладитель наддувочного воздуха наличие которого у турбодвигателей сегодня стало уже стандартом.
Следующий шаг был сделан в области авиационных двигателей. Как известно с увеличением высоты плотность воздуха падает из-за чего на высоте 5 км потери мощности двигателя составляют 50%. Первый авиационный двигатель с механическим наддувом создан в 1910 г. До высоты 5200 м он сохранял параметры наполнения соответствующие уровню моря.
Газотурбинный наддув авиационных двигателей начали испытывать в 1917 г. однако технические трудности не позволили применять его на практике. Это осуществилось в 1939 г. на двухтактном авиационном двигателе. И сегодня наддув в авиационных двигателях широко применяется.
Широкое применение наддува в авиационных двигателях обусловлено следующими факторами:
– понижающаяся с высотой плотность воздуха;
– понижающаяся с высотой температура воздуха (термические нагрузки не возрастают вероятность детонации ниже);
– зависимость детонации от степени наддува и частоты вращения вала двигателя. Авиационный двигатель работает по винтовой характеристике и требует увеличения степени наддува с ростом частоты вращения вала (то есть детонация не проявляется);
– возможность использования более дорогих высооктановых топлив.
В те времена авиационные и автомобильные двигатели производили одни фирмы поэтому наддув стали применять и для автомобильных двигателей (Fiat Mercedes Renault).
В 20-е гг. двигатели с механическим наддувом завоевали сектор автогонок и наддув долго использовался в автоспорте так как экономичность была не важна главное – мощность.
Турбонаддув впервые был внедрен на немецком флоте в 1926 г. на дизельных двигателях затем в 1935 г. на двигателях железнодорожных локомотивов и в 1938 г. – на грузовых автомобилях. В авиации двигатели с турбокомпрессорами начали применять в начале
-х гг. на американских бомбардировщиках и истребителях.
В секторе легковых автомобилей работы по турбонаддуву велись в США фирмой General Motors. Первый автомобиль был выпущен в 1961 г. когда технология позволила изготавливать турбины из материалов с высокой жаропрочностью. Максимальные показатели двигателя выросли но ухудшилась кривая крутящего момента и характеристика разгона.
В 70-х гг. турбонаддув стали применять на легковых автомобилях в Германии сначала в гоночных а затем в серийных. В 1973 г. на выставке во Франктфурте были представлены автомобили с турбонаддувом BMW и Porsche 911 Turbo.
В 1967 г. фирма Brown Boveri стала выпускать совершенно новый агрегат наддува – обменник давления «Компрекс» для дизелей мощностью 70-320 кВт. В 70-х гг. «Компрекс» стали применять и на бензиновых двигателях автомобиля Opel Senator. Позднее «Компрексом» стала заниматься фирма Mazda и в 1987 г. выпустила автомобиль Mazda-626 с дизельным двигателем.
Однако в 80-е гг. разработки турбокомпрессоров вышли на такой высокий уровень что обменник давления отодвинулся на второй план и фирма Mazda в 1996 г. прекратила выпуск автомобилей с обменником «Компрекс».
Интересно что с 1947 г. когда появились гонки Фомула-1 регламент предусматривал использование двигателей рабочим объемом 15 л с компрессором или 45 л без компрессора. Но в то время наддувные двигатели конкурировать с безнаддувными не могли. Но в
-е гг. с появлением турбокомпрессоров ситуация изменилась. Если атмосферный двигатель Ford рабочим объемом 3 л имел мощность 500 л. с. то двигатель Honda с наддувом объемом 15 л –
00 л. с. В 1987 г. ограничили давление наддува а в 1989 г. наддув был запрещен. С 2006 г. максимальный объем ограничен 24 л (мощность достигает 750-770 л. с.). С 2014 г. планируется снова разрешить наддув ограничив объем двигателя до 16 л и подняв максимальную частоту вращения вала двигателя до 15 000 обмин (сейчас 12 000 обмин).
В сфере дизелей для легковых автомобилей турбонаддув в
78 г. использовала фирма Mercedes а затем Peugeot и Citroen.
В СССР первые серийные дизели с наддувом ЯМЗ-238НБ были выпущены в 1963 г. на Ярославском моторном заводе для тракторов К-700. Вскоре стали выпускаться 12-цилиндровые дизели с наддувом для автомобилей МАЗ и КрАЗ. В настоящее время за малым исключением не существует автомобильных дизелей без турбонаддува а в некоторых странах дизели без наддува запрещены.
4.Идеальные циклы комбинированных двс
Рассмотрим идеальные циклы ДВС без наддува с наддувом с использованием энергии выхлопных газов и сравним их экономичность и работоспособность при одинаковых условиях.
За основу возьмем цикл двигателя со смешанным подводом теплоты рисунок 1.3
Рисунок 1.3 - Цикл двигателя без наддува
Обратимый термодинамический цикл данного двигателя состоит из адиабатных процессов сжатия ac и расширения zb и процессов подвода cz и изохорного процесса отвода теплоты q2. В этом цикле подвод теплоты осуществляется как при постоянном объеме так и при постоянном давлении . Рабочий объем двигателя составляет Vh а степень сжатия равна
Будем рассматривать циклы комбинированных двигателей при одинаковой общей степени сжатия равной e0 = e×eк где eк – степень сжатия компрессора.
5.Цикл двигателя с механическим наддувом
Цикл двигателя с нагнетателем представлен на рисунок 1.4. Процесс сжатия воздуха в нагнетателе изображается адиабатой оk. Нагнетатель сжимает воздух от давления окружающей среды р0 до давления после наг-нетателя рк. Заштрихованная часть цикла представляет собой работу на сжа-тие воздуха в нагнетателе Ltk а площадь kczb – работу поршневой части Ltп. Работа цикла установки равна разности работ Ltп и Ltk.
Термический КПД идеального цикла установки с механическим наддувом может быть представлен в следующем виде
где htп – КПД поршневой части; dk= LtkLtп.
Рисунок 1.5 - Цикл двигателя с приводным нагнетателем
При неизменной общей степени сжатия термический КПД поршневой части htп и КПД установки в целом htу с увеличением pк будет уменьшаться причем уменьшение htу будет более значительным рисунок 1.5.
При небольших давлениях наддува эффективный КПД установки может и не снижаться так как не смотря на снижение термического КПД механический КПД возрастает.
Среднее давление цикла поршневой части ptп ср возрастает с ростом pк из-за уменьшения рабочего объема что повышает удельную мощность двигателя. Среднее давление цикла установки ptуср возрастает до определенного предела.
Рисунок 1.5 - Зависимости параметров комбинированной установки от степени повышения давления при неизменной общей степени сжатия
При некотором давлении наддува работа на привод компрессора возрастает настолько что дальнейшее увеличение pк нецелесообразно из-за падения среднего давления цикла установки ptуср. При большом значении pк вся работа двигателя расходуется на привод компрессора. В этом случае ДВС становится механическим генератором газа.
Если увеличивать давление наддува при неизменной степени сжатия двигателя то как среднее давление цикла поршневой части ptп.ср так и среднее давление цикла установки ptуср будет возрастать рисунок 1.6.
При этом КПД установки в целом htу с увеличением pк будет уменьшаться а термический КПД поршневой части htп остается постоянным.
Рисунок 1.6 - Зависимости параметров комбинированной установки от степени повышения давления при неизменной степени сжатия двигателя
Основной машиной для создания наддува ДВС является компрессор (или нагнетатель). Компрессор – это машина которая обеспечивает подачу в двигатель определенного количества воздуха причем повышенного давления необходимого для наддува двигателя.
Известны три основных типа нагнетателей существенно отличающихся друг от друга как по конструкции так и по характеристикам воздухоснабжения которые они обеспечивают. Это следующие типы компрессоров:
- объемные нагнетатели (компрессоры);
- лопаточные компрессоры (центробежные и осевые);
- волновые обменники давления.
1. Объемные нагнетатели
Объемным нагнетателем называют компрессор в котором рабочий процесс осуществляется в результате циклического изменения объемов рабочих камер. При этом рабочие камеры периодически изолируются от внешней среды и нагнетательного трубопровода. Существует большое разнообразие типов объемных нагнетателей. Рассмотрим несколько типов компрессоров.
1.1 Поршневой компрессор
Поршневой компрессор широко известен в различных отраслях производства как машина создающая высокое давление воздуха. Компрессоры такого назначения могут создавать чрезвычайно высокие давления для чего их делают многоступенчатыми. Они могут обеспечивать большие расходы подаваемого газа при сравнительно низких перепадах давления для чего их выполняют с большими рабочими объемами.
На рисунок 2.7. показана принципиальная схема поршневого компрессора.
Рисунок 2.1 - Схема поршневого компрессора
В корпусе компрессора размещается поршень имеющий связь с механизмом преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное. Привод поршневого компрессора чаще всего осуществляется от коленчатого вала двигателя. В головке компрессора размещены впускной и выпускной клапаны. Обычно они являются автоматическими то есть открываются и закрываются благодаря перепаду давления на них но могут и иметь привод аналогичный приводу клапанов в ДВС. Работает компрессор следующим образом.
Когда поршень идет вниз в его камере давление понижается ниже атмосферного и в результате перепада давления открывается впускной клапан через который воздух всасывается в камеру. Затем когда поршень проходит нижнюю мертвую точку соответствующую наибольшему объему камеры давление воздуха начинает возрастать и впускной клапан закрывается. По мере сокращения объема камеры сжатия давление воздуха увеличивается. Когда давление в камере достигает заданных параметров открывается выпускной клапан и сжатый воздух подается потребителю например двигателю. Таким образом на каждые два такта работы компрессора или один поворот его вала происходит всасывание воздуха и его нагнетание.
На рисунок 2.2 приведена p-V-диаграмма поршневого компрессора при разных давлениях (р21 и р22) на выходе.
Рисунок 2.2 - Идеальная p-V-диаграмма поршневого компрессора:
р1 – давление воздуха на входе в компрессор; р21 и р22 – давления на выходе из компрессора; Vв – вредный объем; Vн1 и Vн2 – объемы наполнения; Vh – рабочий объем компрессора
На диаграмме видно влияние вредного объема Vв и давления на выходе р2 на объем наполнения Vн компрессора. Вследствие расширения заключенного во вредном пространстве воздуха в период наполнения цилиндра объем наполнения и расход воздуха уменьшаются тем сильнее чем больше вредное пространство и чем выше давление на выходе р2. Зависимость давления воздуха на выходе из компрессора от объемного расхода воздуха при постоянных частотах вращения вала показана на рисунок 2.3.
Рисунок 2.3 - Зависимость давления на выходе из компрессора от объемного расхода воздуха
Одним из важных параметров нагнетателя является степень повышения давления которая представляет собой отношение давления воздуха на выходе из нагнетателя к давлению на входе в него. Кроме того для любого компрессора необходимо знать характеристику которая определяется как зависимость изменения степени повышения давления и КПД при изменении расхода воздуха и частоты вращения вала.
На рисунке2.4 показана универсальная характеристика поршневого компрессора.
Рисунке. 2.4 - Универсальная характеристика поршневого компрессора
Анализ характеристики показывает что достаточно высокий КПД у такого компрессора достигается лишь при высокой степени повышения давления и при сравнительно низких частотах вращения вала.
Достоинства поршневого компрессора заключаются в следующем.
Высокая степень повышения давления (10 и более).
Однако недостатки поршневого компрессора ограничивают его применение. К недостаткам можно отнести следующее.
Характеристика компрессора не очень хорошо согласуется с потребными характеристиками дизеля в широком диапазоне изменения режимов работы.
Сложность и громоздкость конструкции.
Загрязнение подаваемого воздуха маслом.
Существенный нагрев компрессора что снижает его производительность.
Поршневые компрессоры часто используются для наддува крупных судовых двухтактных дизелей так как их КПД высок на низких частотах вращения вала двигателя.
1.2.Роторно-шестеренчатый компрессор Roots
Одними из распространенных в транспортных двигателях является объемный нагнетатель типа Roots.
Нагнетатель Roots был запатентован американцами братьями Филандером и Фрэнсисом Рутс в 1860 г. Первоначально этот механизм использовался исключительно для вентиляции промышленных помещений и шахт и лишь в 1885 г. Готлиб Даймлер получил свой патент на нагнетатель работающий по принципу нагнетателя братьев Рутс. Как указывалось ранее в 1900 г. увидел свет автомобиль с двигателем оснащенным первым механическим нагнетателем типа Roots. В корпусе овальной формы вращаются в противоположные стороны два ротора имеющие специальный профиль. В зависимости от размеров роторов частота их вращения составляет 500-6000 обмин и может достигать 12000 обмин. Роторы насажены на валы связанные одинаковыми шестернями. Между самими роторами и корпусом поддерживается небольшой зазор. Основное отличие этого метода нагнетания заключается в том что воздух
Рисунок 2.4 - Компрессор Roots:
а – схема компрессора; б – трехмерная модель
сжимается не внутри а непосредственно в нагнетательном трубопроводе поэтому его эффективная работа возможна лишь до определенных значений давления наддува как правило степень повышения давления не превышает 2.
В 1949 г. другой американский изобретатель Итон улучшил конструкцию нагнетателя – прямозубые шестерни уступили место косозубым роторам и воздух начал перемещаться не поперек их осей вращения а вдоль. Но как и до модернизации основным принципом работы нагнетателей типа Roots является простая перекачка воздуха в другой объем без сжатия возду-ха внутри механизма.
Универсальная характеристика компрессора показана на рисунке. 2.5.
Нагнетатели данного типа в отличие от центробежных начинают свою работу уже при низких частотах вращения вала и продолжают без потери эффективности нагнетать воздух в цилиндры. С ростом давления в нагнетательном трубопроводе а также при низком расходе воздуха увеличиваются утечки воздуха в зазорах и его КПД ощутимо снижается. Увеличением скорости вращения роторов можно несколько снизить утечки воздуха но лишь до определенных пределов.
Рисунок 1.12 - Универсальная характеристика компрессора Roots
В отличие от центробежных компрессоров работа роторно-шестеренчатых нагнетателей сопровождается пульсациями давления. Для снижения шума и амплитуды пульсаций в последнее время наибольшее распространение получили трехзубчатые роторы спиральной формы. В настоящее время современные технологические возможности вывели подобные компрессоры на очень высокий уровень производительности. Достоинством объемных нагнетателей является эффективность на малых и средних частотах вращения вала двигателя. Достоинством нагнетателя является также его прямая связь с частотой вращения вала двигателя благодаря чему исключается отставание в воздухоснабжении двигателя при резком увеличении частоты вращения вала двигателя. Малое количество движущихся частей и малые скорости вращения делают эти нагнетатели одними из самых надежных и долговечных. К достоинствам относится также чистота подаваемого воздуха уравновешенность отсутствие проблем с охлаждением.
Недостатками нагнетателя являются большие габариты сложность в изготовлении высокая цена (относительно центробежных) ограниченное давление наддува пульсации давления сравнительно низкий КПД и необходимость механической связи с валом двигателя.
Нагнетатели Roots наиболее распространены на крупных двухтактных дизелях. Причем на крупных дизелях применяют трех или четырехлопастные нагнетатели а на более мелких – двухлопастные.
1.3.Винтовой компрессор
Винтовой компрессор или компрессор Lysholmбыл запатентован в 1936 г. шведским инженером Альфом Лисхольмом.
Компрессор имеет два винтовых ротора причем ведущий ротор с выпуклой нарезкой соединен непосредственно или через зубчатую передачу с двигателем а на ведомом роторе нарезка выполнена с вогнутыми впадинами рисунок 2.6
Рисунок 2.6 - Схема роторов винтового компрессора
В отличие от роторно-шестеренчатого винтовой компрессор имеет проточную часть с диагональным движением воздуха и характеризуются внутренним сжатием что обусловлено изменением объема между вращающимися винтовыми роторами. Внешний вид винтового компрессора показан на рисунке 2.6.
Компрессор имеет высокую степень повышения давления (до 7) при достаточно высоком КПД (»80%) и высокую частоту вращения роторов (до 25000 обмин) что делает их более компактными и позволяет в качестве привода использовать газовую турбину.
Рисунок 2.6 - Винтовой компрессор
Характеристика винтового компрессора показана на рисунке. 2.7.
Рисунок 2.7 - Универсальная характеристика винтового компрессора
Главным недостатком компрессора является очень высокая цена делающая этот агрегат труднодоступным.
1.4. Роторно-пластинчатый компрессор
Роторно-пластинчатый компрессор состоит из корпуса с впускными и выпускными окнами ротора размещенного в корпусе с эксцентриситетом и пластин размещенных в пазах ротора (рис. 2.8.) Пластины могут двигаться в пазах ротора. Полости расположенные между пластинами ротором и кор-пусом образуют рабочие объемы.
Рисунок 2.8 - Схема роторно-пластинчатого компрессора
Компрессор без крышки корпуса показан на рисунок 2.9
Рисунок 2.9 - Роторно-пластинчатый компрессор
При вращении ротора центробежные силы обеспечивают прижатие пластин к корпусу компрессора и его рабочие объемы изменяются. При прохождении мимо впускного окна объем полости увеличивается и происходит всасывание воздуха из атмосферы. Затем объем полости уменьшается происходит сжатие воздуха и при сообщении полости с выпускным окном нагнетание воздуха во впускной коллектор двигателя.
Компрессоры данного типа обеспечивают повышение давления до 017 МПа при адиабатном КПД порядка 04-05.
Достоинствами компрессора являются:
– возможность вращения ротора синхронно с валом двигателя что обеспечивает пропорциональное увеличение производительности компрессора с ростом потребности в надувочном воздухе двигателя;
– конструкция сравнительно проста и дешева;
– из-за низких частот вращения вала компрессор является малошумным и практически лишен вибрации;
– хорошая ремонтно-пригодность.
К недостаткам компрессора можно отнести сложность организации смазки для обеспечения чистоты подаваемого воздуха нагревание компрессора и воздуха а также большие потери мощности из-за трения пластин о статор (до 30%).
Из-за указанных недостатков применяется ограниченно для наддува бензиновых двигателей.
1.5 Компрессор с кольцевым поршнем
Стремление уменьшить габариты компрессоров и их массу приводит к созданию других типов компрессоров. На рисунок 2.10 показана схема и принцип работы компрессора с кольцевым поршнем фирмы Brown Boveri
Рисунок 2.10 - Схема и принцип работы компрессора с кольцевым поршнем фирмы Brown Boveri:
2 3 4 5 – последовательные положения кольцевого поршня при вращении вокруг вытеснителя
Такой компрессор был реально создан и применялся на крупных двух-тактных дизелях. В корпусе компрессора размещен вытеснитель вокруг ко-торого может вращаться кольцевой поршень. Поршень между вытеснителем и корпусом установлен с минимальными зазорами. Ось поршня размещена эксцентрично оси корпуса и вытеснителя и совпадает с осью кривошипа ко-ленчатого вала. При этом ось коленчатого вала совпадает с осью корпуса компрессора и его вытеснителя. Направление вращения оси поршня по ча-совой стрелке. На схемах 1-5 рис. 2.10 последовательно показано как полость А заполняется воздухом так как она увеличивается в объеме (позиции 1 2). Затем полость А начинает уменьшаться в объеме и происходит нагнетание сжатого воздуха (позиции 4 5). Начиная от позиции 1 полость Б уменьша-ется в объеме так что воздух из нее нагнетается к выпускному каналу (пози-ции 2 3). От позиции 5 начинается заполнение воздухом полостей А и Б и так далее.
Характеристики такого компрессора аналогичны характеристикам других компрессоров объемного типа.
Очевидно что принципиально в качестве компрессора применима например схема двигателя Ванкеля. Такой компрессор обладает способностью более высокого подъема давления. По характеристике и получаемым параметрам он сравним с поршневым компрессором с возвратно- поступательным движением рабочего органа. Сам он имеет привод от вращающегося вала что и определяет его достоинства в части повышения частоты вращения то есть он как бы занимает промежуточное место между лопастными и поршневыми компрессорами. Однако сложность обеспечения надежного уплотнения поршня с помощью линейных уплотнителей большие потери энергии на трение необходимость смазки уплотнений а следовательно возможность попадания масла в воздушный заряд а также нагревание элементов компрессора из-за трения не позволяют с высокой эффективностью использовать такую конструкцию в качестве компрессора.
1.6 Спиральный нагнетатель
Еще одна несовсем обычная конструкция объемного нагнетателя-тоспиральныйили G-образный (по форме буквы G напоминающей спи-раль) нагнетатель. Идея запатентована ещевначале прошлого столетия ноиз-за технических и производственных проблем навыпуск такого наг-нетателя долго никто нерешался. Первой в1985 г. была фирма Volkswagen которая применила егонадвигателе автомобиля Polo (13 л 113л.с.). В1988 г. появился более мощный нагнетатель G60 которым втечение нескольких леткомплектовались двигатели автомобилей Corrado иPassat (18 л 160 л.с.) а Polo G40выпускался вплоть до1994 г.
Схематично конструкцию G-образного нагнетателя рисунок 3.19 можно представить ввиде двух спиралей одна изкоторых неподвижна иявляется частью корпуса. Вторая – вытеснитель– расположена между витками первой изакреплена навалу сэксцентриситетом внесколько миллиметров. Валприводится отдвигателя ременной передачей с передаточнымотношением около 1:2.
Рисунок 1.19 - Конструкция спирального нагнетателя:
– вытеснитель; 2 – корпус; 3 – приводная шестерня
Принцип действия нагнетателя поясняется на рисунке 2.12.
Рисунок 2.12 Принцип действия спирального нагнетателя:
– корпус (неподвижные спирали); 2 – вытеснитель (подвижная спираль);
При вращении вала внутренняя спираль совершает колебательные движения имежду неподвижной (корпус) иобегающей (вытеснитель) спира-лями образуются серпообразные полости которые движутся кцентру перемещая воздух от периферии и подавая его в двигатель под небольшим давлением. Количество перемещаемого воздуха зависит отчастоты вращения коленчатого вала двигателя.
Система имеет сравнительно высокий (около 65%) КПД. Трущихся частей почти нет поэтому износ деталей незначителен. Установленный надвигателе Polo нагнетатель G40 (40 и60вмаркировке нагнетателей Volkswagen – это ширина спиральных камер в миллиметрах) имеет максимальное давление наддува 017 МПа. При номинальной частоте вращения ротора 10200 обмин заодин оборот подается 566см3 воздуха то есть почти 6 000 лмин.
1.7 Волновой обменник давления «Компрекс»
Волновой обменник давления является устройством в котором в результате непосредственного контакта выпускных газов и воздуха происходит сжатие воздуха и расширение газов. Существует несколько запатентованных схем обменников давления но распространение получило только устройство получившее название система наддува «Компрекс».
Первый патент на обменник давления получил в 1913 г. швейцарец Бурхарт. В 1942 г. швейцарская фирма Brown Boveri разработала обменник давления «Компрекс» и лишь в 1950 г. процесс был реализован. Как указывалось выше обменники «Компрекс» применялись на дизелях и бензиновых двигателях однако были вытеснены турбокомпрессорами.
На рисунке 2.13 приведена конструкция системы «Компрекс» основными элементами которой являются ротор с продольными ребрами образующими открытые с обоих концов каналы-ячейки и статор с выпускными и впускными окнами. Каналы-ячейки могут быть выполнены в 2-3 яруса. Для привода ротора используется ременная передача.
Рисунок 2.13 - Система наддува "Компрекс
Принцип действия системы основан на использовании волн давления в выпускном трубопроводе для сжатия воздуха поступающего в цилиндры двигателя. Для иллюстрации принципа работы обменника давления на рисунке 2.14 представлена развертка его ротора по среднему диаметру.
Рисунок 2.14 - Схема течения газов по каналам ротора системы "Компрекс
Рабочий цикл в каждом канале начинается с момента ее совмещения с газоподводящим окном А. В этот момент по каналу от выпускного органа распространяется волна давления которая сжимает находящийся в канале воздух. С момента совмещения канала с окном B сжатый воздух поступает во впускной коллектор двигателя а к противоположному концу канала распространяется волна разрежения. Разобщение канала с окном B происходит до момента подхода отработавших газов.
При дальнейшим движении канал совмещается с окном С и происходит истечение отработавших газов. При совмещении канала с окном D вследствие разрежения создаваемого при истечении отработавших газов происходит ее заполнение свежим воздухом. Так как часть свежего воздуха смешивается с отработавшими газами то размеры окон C и D выбирают таким образом чтобы образовавшаяся смесь вытекала через окно С.
В простейшем обменнике давления отклонение от расчетного режима приводит к значительному ухудшению показателей из-за рассогласования момента прихода волн к концам каналов. Применение специальных карманов в стенках статора позволяет расширить диапазон работы обменника.
По назначению карманы делятся на расширительные компрессионные и газовые. С расширительным карманом Е сообщаются несколько соседствующих каналов. При уменьшении давления в канале сообщающемся с окном С до значений меньших чем в окне С вследствие перетекания воздуха через карман Е предотвращается обратное течение в окно D.
Аналогичные процессы происходят в компрессионном кармане G. При соединении соседних каналов происходит поджатие воздуха волной давления распространяющейся от окна А. В результате повышается давление воздуха на частичных режимах.
Газовый карман F сообщается с окном А и тем самым как бы увеличивает площадь этого окна. Поэтому волны разрежения распространяющиеся от окна В к окну А отражаются не от стенки статора а от объема кармана и соответственно отражаются волнами давления увеличивают давление в расширительном кармане Е и ускоряют движение воздуха к канале в направлении окна С.
Частота вращения ротора обменника составляет 4500 обмин для небольших двигателей а для мощных двигателей достигает 18000 обмин. Уровень степени повышения давления достигает 30.
Достоинства обменника давления "Компрекс" следующие.
Благоприятное протекание внешней скоростной характеристики двигателя.
Высокая приемистость (не надо раскручивать ротор агрегата).
К недостаткам обменника можно отнести следующее.
Смешение газов в зоне контакта.
Увеличенные габариты по сравнению с турбокомпрессором.
Отклонение от расчетного режима приводит к ухудшению показателей двигателя.
Теплообмен со стенками ротора снижает плотность воздуха.
1. Обзор конструкций обменников давления.
Из всех компрессоров самым простым является нагнетатель "Компрекс" будем рассматривать только патенты нагнетателей близких пол конструкции.
Обменник давления (патент№2382240).
Обменник давления содержащий ротор с напорообменными ячейками охватывающий его статор с окнами подвода и отвода сжимающего и сжимаемого газов вентилятор подключенный к каналу подвода сжимаемого газа отличающийся тем что на поверхности статора сопрягаемой с входными сечениями напорообменных ячеек ротора выполнен ряд окон причем окна расположенные по обе стороны от окна подвода сжимающего газа попарно сообщены между собой замкнутыми каналами ориентированными симметрично относительно окна подвода сжимающего газа.
Рисунок 3.1 - Обменник давления и схема работы.
При вращении ротора 1 каждая из ячеек 2 с предварительно сжатым газом (воздухом) сообщается с окнами 4 (ПВД) и 8 (ОВД) в первом из которых поддерживается давление несколько превышающее давление в окне 8 (ОВД). В результате под действием перепада давлений между этими окнами сжимающий газ поступая в ячейку 2 вытесняет из нее предварительно сжатый газ (воздух) в окно 8 откуда последний отводится к потребителю. Поскольку давление сжимающего газа в окне 4 (ПВД) несущественно превышает давление предварительного сжатия газа (воздуха) в ячейке 2 в ее входном сечении формируется волна уплотнения малой интенсивности не значительно повышающая давление в ячейке. Ввиду практического отсутствия процесса сжатия в период сообщения ячейки с окнами высокого давления объемный расход сжимающего газа в окне 4 (ПВД) примерно равен объемному расходу сжатого газа (воздуха) в окне 8 (ОВД) а отношение массовых расходов в первом приближении равно обратному отношению температур этих газов. После разобщения с окнами высокого давления в ячейке 2 сохраняется оста-точное давление равное давлению сжимающего газа в окне 4 (ПВД).
Волновой обменник давления (патент РФ № 2133886)
Рисунок 2.2 - Волнового обменника давления (патент РФ № 2133886).
Волновой обменник давления содержит корпус 1 в котором расположен ротор 2. В корпус 1 встроены газораспределители активного 3 и пассивного 4 газов оборудованные патрубками подвода 5 6 и отвода 7 8 газов. Вал ротора 2 выполнен из двух частей 9 и 10 каждая из которых оборудована коаксиально расположенными магнитными полумуфтами - ведомой 11 и ведущей 12. Между полумуфтами 11 и 12 находится герметизирующее уплотнение состоящее из герметично соединенных между собой полого цилиндра 13 выполненного из диэлектрического материала и днища 14 выполненного из немагнитного материала. Цилиндрическая часть уплотнения 13 и его днище 14 связаны между собой разъемным (например с помощью резинового уплотнительного кольца круглого сечения) либо нераз-ъемным (например клеевым) соединением. Днище 14 обращено к ротору 2. Со стороны противоположной днищу 14 цилиндрическая часть 13 уплотнения герметично закреплена в корпусе 1 например с помощью резинового уплотнительного кольца круглого сечения (на чертеже не показано). Ведомая магнитная полумуфта 11 находящаяся со стороны ротора и установленная на валу 9 размещена с внешней стороны уплотнения 13 14. Ведущая магнитаня полумуфта 12 установленная на валу 10 находится с внутренней стороны уплотнения 13 14. В роторе 2 по его периметру раз-мещены энергообменные каналы 15. Во вращение ротор 2 приводится внешним приводом 16.
Работа волнового обменника давления осуществляется следующим образом.
Вращение от внешнего привода 16 посредством вала 10 передается установленной на нем ведущей магнитной полумуфте 12. Под действием маг-нитного поля распространяющегося главным образом через цилиндричес-кую часть уплотнения 13 вращение передается ведомой магнитной полу-муфте 11 валу 9 и ротору 2.
При вращении ротора 2 в каждый из его энергообменных каналов 15 через газораспределители активного 3 и пассивного 4 газов вводят и уда-ляют в определенной последовательности активную и пассивную среду. Подвод и отвод активной среды из газораспределителя 3 осуществляется по патрубкам 5 и 7 а подвод и отвод пассивной среды из газораспределителя 4 осуществляется по патрубкам 7 и 8. В энергообменных каналах 15 происходит взаимодействие активной и пассивной сред при их непосредст-венном контакте. Результатом их взаимодействия является снижение давле-ния и температуры активной среды т.к. от нее отводится энергия и повыше-ние давления и температуры пассивной среды. Поэтому из волнового обмен-ника давления по патрубку 7 отводится активный газ с более низким давле-нием и температурой чем при его подаче в волновой обменник по патрубку 5 а по патрубку 8 отводится пассивный газ с более высоким давлением и температурой чем при его подаче в аппарат по патрубку 6. При работе вол-нового обменника давления в его корпусе устанавливается давление превы-шающее давление окружающей среды. Перепад давления между давлением в корпусе аппарата с окружающей средой воспринимается герметизирующим уплотнением 13 14 исключающим утечки газа из волнового обменника давления.
2 Определение параметров совместной работы поршневого двигателя и нагнетателя
Частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности nN [обмин]
Число и расположение цилиндров i
Отношение хода поршня к диаметру цилиндра SD
Диаметр цилиндра D [мм]
Рабочий объем цилиндров двигателя Vл [дм3]
Удельная мощность на 1 дм3 Nл [кВт дм3 (л.с. дм3)]
Скорость поршня Vп.ср. [мс]
Максимальный крутящий момент Memax [Н·м (кГ·м)]
Частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте nM [обмин]
Среднее эффективное давление при номинальной мощности pe [МПа (кГсм2)]
Среднее эффективное давление при максимальном крутящем моменте peМ [МПа (кГсм2)]
Минимальный удельный расход топлива ge [гкВт·ч (гл.с.·ч)]
Таблица 3.1 - Основные данные карбюраторного четырехтактного двигателя ЗМЗ-402
3Расчет показателей работы конструкций.
Принимаем давление окружающей среды р0= 010 МПа температуру Т0 = 298К
Определим приспособляемость двигателя без наддува:
крутящий момент на режиме номинальной мощности
коэффициент приспособляемости
Приспособляемость двигателя с турбонаддувом:
максимальный крутящий момент
Степень повышения давления .
Мощность на режиме максимального крутящего момента:
Для проектируемого автомобильного двигателя с учетом настройки системы наддува и сохранения частоты вращения nм = 2200 мин -1 принимаемКн=Ке=113и вычисляем:
Крутящий момент на номинальном режиме
Номинальная мощность:
Ориентировочное давление наддува
Коэффициент т = 008 013. Для четырехтактных двигателей принимаются меньшие значения. С увеличением частоты вращения двигателя величина тповышается. Принимаем для режима максимального крутящего момента т= 0113 а для номинального т= 013:
В дальнейшем вычисление параметров для режима максимального крутящего момента будет выделяться меткой «м» а для номинального режима (максимальной мощности) - «н».
Параметры воздуха на входе в компрессор: температура воздуха перед впускным патрубком обычно принимается Тa *= T0 = 298К а давление ра*=p0-Δpвс. где Та* ра* - температура и давление заторможенного потока воздуха на входе в патрубок.
Потери давления на всасывание (в воздушномфильтре глушителе шума и т.п.) принимаются по техническим описаниям а при отсутствии их - по статистическим данным. На выполненных конструкциях Δрвс= 0002 0005МПа. Принимаем Δрвс=0002 МПа.
Тогда ра* = 01000-0002 = 0098 МПа
Параметры воздуха на выходе из компрессора (из улитки) в первом приближении принимаем с учетом потерь во впускной системе комбинированного двигателя.
Потери во впускной системе обычно находятся на уровне Δрк= 0001 0002 МПа. Принимаем Δpк= 00015 МПа. Тогда давление наддува:
степень повышения давления в нагнетателе:
Удельный расход топлива ge г(кВтч) для бензинового двигателя без наддува:
Так как экономичность двигателя с турбонаддувом обычно выше то при отсутствии внешней скоростной характеристики допустимо принять
Часовой расход топлива:
Для определения часового расхода воздуха GB необходимо выбрать коэффициент избытка воздуха а при работе двигателя с наддувом.
Принимаем На режиме максимального крутящего момента коэффициент избытка воздуха Ом имеет несколько меньшие значения. Согласно статистическим данным:
для бензиновых двигателей = (097 099).
Принимаем = 098. Тогда = 094.
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг бензина L0=151 Часовой расход воздуха в двигателе:
м)= 094·151·31 =440кгч;
н)= 096·151·40 =5798кгч;
Расход воздуха через нагнетатель:
Параметры воздуха на входе в компрессор: температура воздуха перед впускным патрубком обычно принимается Тa*=T0 = 298К а давление ра*= p0-Δpвс. где Та* ра* - температура и давление заторможенного потока воздуха на входе в патрубок.
Тогда ра*= 01000-0002 = 0098 МПа
Потери во впускной системе обычно находятся на уровне Δрк= 0001 0002 МПа. Принимаем Δpк= 00015 МПа.
Тогда давление наддува:
По рассчитанным значениям Gк и к определяем с помощью характеристики ТКР наиболее подходящий агрегат.
В нашем случае наиболее подходящим является нагнетатель Comprex Mazda 626 (IHIЯпония) с параметрами рабочего колеса:
длина L-295мм диаметр D-200мм. Давление регулируется электромагнитным клапаном и подбором шкива.
3.Принцип работы проектируемого нагнетателя
За основу взял обменник давления (патент№2382240) и волновой обменник давления (патент РФ № 2133886).У обоих патентов простая конструкция но у второго подшипники находятся в зоне выхлопных газов и будут нагреваться поэтому предпочтение отдаётся патент№2382240 устройство проектируемого нагнетателя показано на рис.3.3.
Технические характеристики нагнетателя:
Нагнетатель работает при температуре окружающей среды от - до с.
Потери во впускной системе 00015 МПа.
степень повышения давления в нагнетателе 1633.
Давление наддува 01694МПа.
Часовой расход воздуха в двигателе 016кгс.
Габаритные размеры 567х351х250мм.
Рисунок 3.1 - Устройство проектируемого нагнетателя.
-электромагнитный клапан 2-патрубок к выпускному коллектору двигателя 3-патрубок к выхлопной тубе 4-корпус нагнетателя 5-патрубок к воздушному фильтру 6-шкив.
Устройство работает следующим образом. Воздух от воздушного фильтра поступает в патрубок шкив проворачивает на рабочее колесо от выпускного коллектора отработавшие газы имея давление выше атмосферного устремляются через патрубок в рабочее колесо сдавливая поступивший атмосферный воздух. Шкив проворачивает рабочее колесо до окна впускного коллектора воздух под давлением поступает в систему питания двигателя. После проворота шкива ещё на отработавшие газы поступают в выхлопную трубу. Дальше процесс повторяется в рабочем колесе частичное перемешиваются газы в процессе рекуперации происходит дожигание несгоревшего топлива.
В режиме низких оборотов или необходимости повысить мощность снизить коэффициент воздухововлечения включается электромагнитный клапан принцип работы которого показан на рис.3.4.
Рисунок 3.4 -Устройство электромагнитного клапана.
-Электромагнит2-пружина 3-клапан 4-патрубок выпускной трубы
-задняя крышка нагнетателя.
В нормальном режиме клапан закрыт отработавшие газы поступают сразу на рабочее колесо тем самым повышая давление. В случае необходимости снижения давления воздуха от системы управления двигателем включается электромагнитный клапан отработавшие газы минуя рабочее колесо поступают в выхлопную трубу давление во впускном коллекторе не увеличивается. Смесь становится обогащённой.
При установке нагнетателя необходимо дождаться полного охлаждения двигателя после установки произвести пробный пуск. Проверить на отсутствие утечки газов. Только после этого вводить в эксплуатацию нагнетатель.
В данном разделе описан способ форсирования двигателя турбонаддувом рассмотрены методы нагнетания воздуха в двигатели. Проведён анализ компрессоров и нагнетателей проведён патентный поиск.
При расчётах по определению параметров применён метод упрощённого расчёта. Описан принцип работы проектируемого нагнетателя порядок ввода в работу.
Расчеты подтверждающие работоспособность конструкций.
1 Выбор исходных параметров для теплового расчета
Правильный выбор параметров позволит получить высокие мощностные и экономические показателиотвечающие современному уровню развития двигателестроения.
Учитывая исходные данные принимаем:
Коэффициент избытка воздуха ;
Коэффициент наполнения ;
2 Расчет рабочих параметров процессов
В двигателях без наддува воздух в цилиндры поступает из атмосферы и при расчете рабочего цикла давление окружающей среды принимается равным а температура .
Давление остаточных газов:
Давление в конце впуска:
Температура в конце впуска:
В двигателях без наддува:
– температура подогрева заряда. Принимаем .
– температура остаточных газов. Принимаем .
– коэффициент остаточных газов.
Расчет давления и температуры в конце сжатия проводят по уравнениям политропического процесса:
где – средний показатель политропы сжатия который определяется по формуле:
Находим температуру и давление в конце сжатия:
Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива определяется по его элементарному составу.
Для жидких топлив соответственно в [кг воздухакг топлива] и [киломоль воздухакг топлива]:
где: 023 и 021 – соответственно значения массового и объемного содержания кислорода в 1 кг воздуха;
– масса 1 кмоля воздуха ();
– соответственно массовые доли углерода водорода и кислорода содержащихся в топливе. Определим среднее значение этих величин:
Действительное количество воздуха поступившее в цилиндр:
где – коэффициент избытка воздуха.
Количество остаточных газов в цилиндре двигателя равно:
где =00263– коэффициент остаточных газов.
Число киломолей продуктов сгорания 1 кг жидкого топлива в [кмолькг]:
Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси характеризует изменение объема газов при сгорании и равен:
Давление в конце сгорания определяется по формуле:
где =16– степень повышения давления.
Температура в конце сгорания определяется из уравнения сгорания:
где: – коэффициент использования тепла. Принимаем ;
– низшая теплотворная топлива.
Средняя молекулярная теплоемкость для свежего заряда:
Средняя молекулярная теплоемкость для продуктов сгорания:
Подставляем все известные данные в (4.4.1.) и приводим его к квадратному уравнению:
Из этого уравнения определяем значение температуры :
Значения давления и температуры газов в конце процесса расширения рассчитывают по уравнениям политропического процесса:
где – степень последующего расширения:
где – степень предварительного расширения:
Для проверки теплового расчета и правильности выбора параметров процесса выпуска используем формулу проф. Е.К. Мазинга:
Принятое в начале расчета значение .
Отклонение меньше одного процента.
Определение среднего индикаторного давления
Теоретическое среднее индикаторное давление можно определить по построенной индикаторной диаграмме:
где – площадь индикаторной диаграммы (a c z z' b a) мм2;
– масштаб индикаторной диаграммы по оси давлений (1 мм = Мпа);
– длина индикаторной диаграммы мм.
Величина среднего теоретического индикаторного давления подсчитывается аналитическим путем на основании формулы:
Точность построения индикаторной диаграммы оценивается коэффициентом погрешности:
Коэффициент не должен превышать 3 4%.
Действительное среднее индикаторное давление определяется по формуле:
где – коэффициент полноты индикаторной диаграммы. Принимаем .
– потери индикаторного давления на выполнение вспомогательных ходов.

Спецификация нагнетатель.docx

0202.13.13-100.000.СБ
0202.13.13-110.000.СБ
0202.13.13-120.000.СБ
0202.13.13-130.000.СБ
0202.13.13-140.000.СБ
0202.13.13-150.000.СБ
Подшипники скольжения
Винт М6х10 ГОСТ 11644-75
Шайба 6 ГОСТ 19115-91
Гайка М6 ГОСТ 10605-94

Реферат.docx

Студентом 5 курса факультета транспортного машиностроения МАДИ (ГТУ) Михайловым Д.А предложен дипломный проект на тему: «Проектирование волнового обменника для наддува двигателя ЗМЗ-402 с целью улучшения характеристик».
Дипломный проект включает в себя все основные разделы проекта тех-нической специальности: расчетно-пояснительная записка и графическую часть. Расчетно-пояснительная записка состоит из следующих основных разделов: введение; техническая характеристика; описание и обоснование выбранной конструкций; расчеты подтверждающие работоспособность конструкций; технологическая часть; охрана труда техника безопасности и охрана окружающей среды.
Экономическая часть представлена расчетом годового экономического эффекта от внедрения проекта.
В разделе охрана труда техника безопасности и охрана окружающей среды представлены основные правила и требования при изготовлении об-служивании и ремонте двигателя ЗМЗ-402 а также требования при утили-зации отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей.
Выпускная квалификационная работа содержит: страниц рисунков таблиц 11 источников литературы графической части.
Выпускная дипломная работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 7.0.

5часть.docx

5. Технико-экономическое обоснование эффективности конструктивной разработки наддува для повышения экологичности и экономичности двигателей ЗМЗ-402.
Экономическое обоснование проектируемой конструкции производится по следующей системе показателей:
Лимитная или балансовая стоимость конструкции:
Скон = Ск.д. + Со.д. + Ссб.к + Соп руб.
где Qк - масса материала крепёж (по чертежам) израсходованного на изготовление корпусных деталей рам каркасов 20кг.;
Ск.д. - стоимость купленных деталей готовых деталей:
подшипники-- 2шт. по 100руб. =200руб.
Скон = 200+ 3140+1160+ 6230руб = 10730руб.
Затраты на изготовление оригинальных деталей определяем:
Со.д. = Спр1н.+ См1.
Со.д. = 2400руб + 740 руб. = 3140руб.
Основная заработная плата на изготовление деталей определяется:
где t1 - средняя трудоемкость на изготовление деталей 20 чел.-час;
Сч - часовая ставка исчисляемая по среднему разряду80 руб.;
Кm - коэффициент доплаты к основной зарплате равный 103.
Cпр1 =20 80·1.03·=1648руб.
Дополнительная заработная плата:
Cд1 = (Спр112)100руб.
Cд1 = (1648руб ·12)100 = 198руб.
Отчисления на страховые взносы:
С соц 1 = ((Спр1 + Сд1)30)100 руб.
С соц 1 = 1846·0.3=554руб.
Общая заработная плата составит:
Спр1н = Спр-1 + Сд1 + С соц 1 руб.
Спр1н =1648руб.+ 198руб. + 554руб.= 2400руб.
Стоимость материала заготовок для изготовления оригинальных деталей определяется:
где С1 – цена 1 кг материала заготовки37 руб.;
Q3 – масса заготовки 80кг.
См1 = 37·20 = 740 руб.
) Общие затраты на сборку конструкции определяем:
Ссб.к = Сб + Сд.сб.+ Сстах.. руб.
Ссб к = 518руб +62руб..+ 174руб..= 1160руб.
Основная заработная плата производственных рабочих занятых на сборке конструкции определяется:
Ссб = 6801.03= 518руб.
гдеТсб = Kc·Σtc6. – нормативная трудоемкость чел.-ч
гдеКс – коэффициент соотношения между полным и оперативным
временем сборки равный 108;
tсб – трудоемкость сборки отдельных элементов конструкции 6чел.-час.). Тсб = 108·6= 648чел.-ч.
Сд.сб. = (Ссб12)100 руб.
Сд.сб. = 518руб ·012 = 62руб.
Ссоц. сб= ((Ссб + Сд.сб)30)100 руб.
Ссоц. сб = (518руб +62руб)·03 = 174руб.
) Общепроизводственные (цеховые) накладные расходы определяются
Соп.= Cnp.·Roп100 руб
где Спр – основная зарплата рабочих занятых на изготовлении конструкции руб.
Rоп – размер общепроизводственных расходов по отношению к зарплате производственных рабочих - 140-175%.
Соп.= (3560)·175 =6230руб.
Годовая экономия эксплуатационных затрат:
Применение устройства позволит увеличить среднюю скорость движения и сократить затраты на топлива на 5%
Будем рассматривать в отношении к аналогу нагнетатель Мазды
Стоит в среднем с установкой 82000 рублей следовательно будем считать эту сумму экономией.
) Срок окупаемости конструкции:
Ток = Скон.всех Эг = 10730руб. 86200руб.= 012года.
) Коэффициент эффективности:
Кэ= ЭгСкон.=86200руб: 10730руб.= 8
) Годовой экономический эффект от внедрения конструкции:
Эф. = Эг – Ен·(Скон – Скон0)
Эф. = 86200руб. – 067·(10730руб.)= 79011руб.
гдеЕн-нормативный коэффициент эффективности (при сроке окупаемости 15 равен 067; 3 года - 033; 5 лет - 020);
Проведена технико-экономическая оценка проекта. Определены с рас-четом потребности при изготовлении нагнетателя в материальных затратах численность фонда оплаты труда работающих расчет общепроизводствен-ных расходов расчет финансовых показателей расчет показателей окупа-емости и коэффициент эффективности рассчитан годовой экономический эффект от внедрения конструкции нагнетателя.
Обоснована технико-экономическая эффективность конструктивной разработки турбонаддува для повышения экономических и экологических характеристик двигателей автомобилей ЗМЗ-402 для автомобиля УАЗ.

Литература.docx

Список использованной литературы.
Типаж и техническая эксплуатация оборудования предприятий автосерви-са: учебное пособие В.А. Першин. - Ростов нД : Феникс 2008. - 413 с
Новоселов А.М. Проектирование предприятий автомобильного транспор-та: курсовое и дипломное проектирование: учебное пособие А.М. Новосе-лов. - Чебоксары: Волжский филиал МАДИ 2012. - 112с.
Тахтамышев Х.М. Основы технологического расчета автотранспортных предприятий: учебное пособие Х.М. Тахтамышев. - М.: Изд-во "Академия" 2011. - 352с.
Гусаков Н.В. Техническое регулирование в автомобилестроении: Словарь-справочник Н. В. Гусаков Б. В. Кисуленко. - М.: Машиностроение 2008. - 272 с.
Денисенко В.В. Компьютерное управление технологических процессом экспериментом оборудованием. - М.: Горячая линия-Телеком 2009. - 608с.: ил.
Погодина Л.В. Инженерные сети инженерная подготовка и оборудование территорий зданий и стройплощадок: учебник Л.В. Погодина. – 3-е изд. – М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и Ко» 2013. - 476с.
Соловьев А.Н. Справочник инженера технологического транспорта и спецтехники: Учеб.-практическ. пособие: в 2-х т. А.Н. Соловьев. - М.: Инфра-Инженерия 2010. - Т. 2. - 2010. - 672 с.
Схиртладзе А.Г. Технологические процессы автоматизированного производства: учебник А.Г. Схиртладзе А.В. Скворцов. - М.: Изд-во "Академия 2011. - 400с.
Черпаков Б.И. Технологическое оборудование машиностроительного производства: Учебн. для студ. учережд.. сред. проф. образования Б.И. Черпаков Л.И. Вереина. - М.: Изд-во "Академия" 2010. - 416с.
Головин С.Ф. Технический сервис транспортных машин и оборудования: Учеб. пособие С.Ф. Головин. - М.: Альфа-М: ИНФРА-М 2009. - 288с.
Сервис на транспорте: учебное пособие под ред. В.М. Николашина. - М.: Изд-во "Академия" 2011. - 304с.
Волгин В.В. Автосервис. Маркетинг и анализ: Практическое пособие В.В. Волгин. – 5-е изд. перераб. И доп. – М.: Издательско–торговая корпорация «Дашков и Ко» 2013. - 672с.
Автотранспортное предприятие: справочник кадровика В.В. Волгин. - М.: Из-во "Дашков и К0" 2012. - 728с.
Аксенов А.П. Экономика эксплуатации парка оборудования: учебное пособие А.П. Аксенов С.Г. Фалько. - М.: КНОРУС 2011. - 224с.
Бачурин А.А. Планирование и прогнозирование деятельности автотранспортных организаций: учебное пособие А.А. Бачурин. - М.: Изд-во "Академия" 2011. - 272с.
Бычков В.П. Экономика автотранспортного предприятия: Учебник. - М.: ИНФРА-М 2010. - 384 с.
Зайцев Е.И. Организация производства на предприятиях автомобильного транспорта: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений Е.И. Зайцев. - М.: "Академия" 2008. - 176с.

6часть.docx

6. Безопасность жизнедеятельность и экологическая часть.
1. Разработка мероприятий по охране труда
1.1. Организация работы по охране труда и технике безопасности
Ответственность за руководство работой по охране труда и технике безопасности проведение мероприятий по снижению и предупреждению производственного травматизма профессиональных заболеваний возлагается на главного инженера АТП. По отдельным производственным и эксплуатациионным участкам ответственность возлагается на соответствующих руководителей.
На начальника гаража возлагается:
-планирование организационно-технических мероприятий по профилактике производственного травматизма и профессиональных заболеваний своевременное финансирование и утверждение титульных списков на проведение этих мероприятий и контроль за правильностью расходования средств ассигнованных на улучшение и оздоровление условий труда обеспечение выполнения коллективного договора и соглашения по охране труда;
-соблюдение трудового законодательства о решении труда и отдыха.
- утверждение инструкций по технике безопасности для отдельных работ и профессий;
- организация обучения по тематике охраны труда административно-управленческого и инженерно-технического персонала по установленной программе;
-личное участие в расследовании несчастных случаев (связанных с производством) с тяжелым исходом;
-установление правил внутреннего трудового распорядка в соответствии с типовыми правилами.
Начальники производства цеха гаража службы эксплуатации и руководители (механики и мастера) отдельных производственно-эксплуатационных участков обязаны:
-обеспечить безопасные условия и контроль за соблюдением робочими
действующих правил и норм по охране труда технике безопасности и производственной санитарии за выполнением рабочими всех мер предосто-рожности во время работы (водителями на линии и т.п.);
-принимать участие в разработке инструкций по безопасным приемам и методам труда по квалификациям и видам работ (под руководством технического руководителя или заместителя директора по эксплуатации) в соответствии с действующими правилами по охране труда технике безопасности и производственной санитарии применительно к конкретным условиям производства (эксплуатация техническое обслуживание и ремонт автомобилей механизмов подъемно-транспортных средств и т.д.).
1.2. Инструктаж и обучение по технике безопасности
Рабочие (в том числе водители) инженерно-технические работники и служащие могут быть допущены к самостоятельной работе только после прохождения инструктажа по технике безопасности.
Администрация предприятий обязана обеспечить своевременное и качественное проведение инструктажа и обучить работающих по безопасным приемам и методам работы по утвержденной программе.
Инструктаж и обучение проводятся на основе общих и отраслевых правил и инструкций по технике безопасности и производственной санитарии с учётом конкретных условий работы.
Инструктаж проводится по следующим видам:
а) вводный инструктаж при (поступлении на работу);
б) инструктаж на рабочем месте;
в) повторный инструктаж на рабочем месте;
г) дополнительный (внеплановый) инструктаж.
д) целевой (перед выполнением особо опасных работ) при этом офор-мляют наряд-допуск.
Результаты проведения инструктажей заносят в соответствующие журналы.
1.3. Требования безопасности к производственному оборудованию
Оборудование инструмент и приспособления должны в течение всего срока эксплуатации отвечать требованиям безопасности установленным действующими нормативными правовыми актами.
При размещении оборудования на производственных участках должны учитываться требования действующего нормативного правового акта.
Выбраковка инструмента приспособлений должна производиться в соответствии с установленным графиком но не реже одного раза в месяц.
Стационарное оборудование должно устанавливаться на фундаменты и надежно крепиться болтами. Опасные места должны ограждаться.
Устройства для остановки и пуска оборудования должны располагаться так чтобы ими можно было удобно пользоваться с рабочего места и исклюючалась возможность самопроизвольного их включения.
Все электродвигатели оборудование с электроприводом а также пульты управления необходимо надежно заземлять или занулять. Работать без заземления или зануления запрещается.
Запрещается работать на оборудовании со снятым незакрепленным или неисправным ограждением.
На неисправное оборудование руководитель участка вывешивает табличку указывающую что работать на данном оборудовании не разреша-ется. Такое оборудование должно быть отключено (обесточено выключен привод).
Во время работы оборудования не допускается его чистка смазка или ремонт.
Электротельферы монорельсы и другое оборудование применяемое для перемещения агрегатов и тяжелых деталей должны иметь яркую окраску (черные полосы на желтом фоне) в соответствии с действующим нормативным правовым актом.
1.4. Требования безопасности к проектируемому оборудованию
К работе допускаются лица не моложе 18 лет обученные по специальной программе и аттестованные на право вождения транспортных средств.
При установке турбонаддува необходимо пройти специальное обучение.
Слесарь должен работать в спецодежде полученной в соответствии с нормами бесплатной выдачи спецодежды спецобуви и предохранительных приспособлениях с обязательным применением индивидуальных средств защиты.
Агрегаты и узлы массой более 20 кг допускается поднимать и перемещать только с помощью подъёмно-транспортных механизмов.
При сборке агрегата (волнового обменника) транспортировать его следует при помощи подъёмно-транспортных средств оборудованных приспособлениями (захватами) гарантирующими безопасность работы.
Перед перемещением поднятого груза необходимо предупредить рядом работающих об опасности; груз перемещать плавно без резких толчков; тщательно ознакомиться с технологической инструкцией подготовить рабочее место необходимые инструмент приспособления оснастку индивидуальные средства защиты.
Турбонаддув системы компрекс должен соответствоть своему назначению и быть безопасными в работе и установке на транспортное средство.
При работе запрещены прикосновения к рабочим частям ввиду прохождения по ним отработавших газов имеющих высокую температуру. При необходимости снимать и разбирать агрегат после полного охлаждения всех элементов системы компрекс.
При работе гаечными ключами необходимо подбирать их соответственно размерам гаек правильно накладывать ключ на гайку. Нельзя поджимать гайку рывком.
При работе зубилом или другим рубящим инструментом не обходимо пользоваться защитными очками для предохранения глаз от поражения металлическими частицами а также надевать на зубило защитную шайбу для защиты рук.
Проверять соосность отверстий разрешается только при помощи конусной оправки а не пальцем.
Перед тем как пользоваться переносным светильником необходимо проверить есть ли на лампе защитная сетка исправны ли кабель и его изоляция.
При работе пневматическим инструментом подавать воздух разрешается только после установки инструмента в рабочее положение.
Запрещается устанавливать прокладку между зевом ключа и гранями гаек и болтов а также наращивать ключ трубой или другими рычагами если это не предусмотрено конструкцией ключа.
При работе на расточном станке запрещается:
- крепление инструмента шпильками и самодельными приспособлениями;
- приближаться к шпинделю для наблюдения за обработкой детали;
- допускать чтобы головки зажимных болтов и клинья выступали над поверхностью оправки;
- оставлять конец ползуна горизонтально-расточного станка выступающим за окружность плансуппорта;
- обрабатывать детали поддерживаемые краном.
2. Разработка мероприятий по безопасности труда в автотранспортном подразделении
2.1. Расчет площади световых проемов моторного участка.
В виду того что нагнетатель должен устанавливаться на моторном участке. Целью расчета является определение площади световых проемов при боковом освещении в отделение по ремонту агрегатов.
Sn - площадь пола отделения по ремонту агрегатов Sn = 108 м2;
ен - нормированное значение КЕО при работах малой точности ен = 1;
Кз - коэффициент запаса принимаем для производственных помещений с воздушной средой содержащей в рабочей зоне менее 1 гм3 пыли дыма копоти и с углом наклона светопропускающего материала к горизонту 0-150 Кз = 14% ;
Кзд - коэффициент учитывающий затенение окон противостоящими зданиями Кзд = 1;
- общий коэффициент светопропускания светового проема 0 = 05;
r1 - коэффициент учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету отраженному от поверхностей помещения и подстилающего слоя прилегающего к зданию r1 = 17;
- световая характеристика окон 0 = 160;
А - длина оконного проема А = 2945 м [27];
Рисунок 6.1 - Схема распределения светового потока моторного участка.
В - высота оконного проема B = 176 м [27];
n - количество оконных проемов в отделении n = 2шт.
Определяем отношение площади световых проемов к площади пола моторного участка:
Отсюда площадь светового проема ( м2):
Количество оконных проемов (n):
По данным расчета существующее количество оконных проемов в отделении не соответствует необходимому числу. Необходимо увеличивать площадь оконных проемов либо компенсировать достаточным искусственным освещением в дневное время.
2.2. Расчет искусственного освещения
Целью расчета является определение параметров освещённости производственного отделения.
- лампа типа ЛД-80-4 тип светильника – люминесцентный;
- напряжение осветительной сети - 220 В;
- воздушная среда содержащая в рабочей зоне менее 1 гм3 пыли дыма копоти;
- нормированная освещенность Е = 200 лк;
- коэффициент запаса зависящий от степени запыленности помещения и частоты чистки светильников Кзп= 14;
коэффициент минимальности освещения для люминесцентных ламп z =11;
- соответственно коэффициенты отражения потолка стен и рабочей поверхности;
А - длина помещения А = 12 м;
В - ширина помещения В = 9 м;
S - площадь поверхности S = А·В = 12·9=108 м2;
Н - высота помещения Н = 4 м;
hc - расстояние светового центра светильника от потолка (свес светильника) hc = 05 м;
hр - высота от пола до рабочей поверхности hр = 08 м;
n - количество ламп в светильнике n = 2.
Определяем рабочую высоту подвеса светильника (h м):
Определяем количество светильников необходимое для освещения помещения отделения по ремонту агрегатов по формуле:
где Ф - световой поток лампы Ф = 4250 лм ;
- коэффициент использования светового потока. Коэффициент использования светового потока находим по индексу помещения (i):
Подставляя полученные данные по индексу помещения и показатели соответственно коэффициентов отражения потолка стен и рабочей повер-хности определяем коэффициент использования светового потока:
Для полноценного освещения помещения моторного участка не обходимо 9 светильников.
2.3 Пожарная безопасность
Пожарная безопасность в моторном участке обеспечивается соблюдением нормативов пожарной безопасности. В цехах и на участках предприятия приказом назначены ответственные лица.по охране труда лицо ответственное за охрану труда и пожарную безопасность осу-ществляют контроль за соблюдением правил хранения пожарного инвен-таря техники а также качеством подготовки кадров.
На предприятии действует инструкция по правилам пожарной безопасности согласно которой каждый работник несет ответственной за обеспечение пожарной безопасности на своем рабочем месте. Рабочий обязан своевременно очищать свое рабочее место разлитый ГСМ засыпают песком или опилом после чего убирают. Курить разрешается только в специально отведенных для этого местах. Каждый должен уметь пользоваться первичными средствами пожаротушения. Запрещается загораживать проходы и проезды. Автомобили должны быть обеспечены порошковыми огнетушителями лопатами и.т.п.
Производственные помещения должны быть обеспечены первичными средствами пожаротушения. На каждые 100 м2 производственной площади выделяется один огнетушитель оборудованы пожарные посты (щиты) где имеются лопаты ведра топоры багры огнетушители пожарные рукава со стволом и уплотнительными кольцами. Здесь же должен иметься ящик с песком.
В автомобильных гаражах нужно вести доски пожарного расчета: табеля с указанием расчета и инструкций.
На видном месте вывешивается план-схема расположения объектов и зданий водоисточников путей движения автомобилей а также план эвакуации который вывешивается в каждом здании.
Пожарные гидранты должны быть исправны и не должны загромождаться посторонними предметами они устанавливаются на расстоянии не более 100 м один от другого.
При возникновении пожара на любом объекте предприятия немедленно вызвать пожарную службу по телефону «01» и до ее прибытия приступить к тушению пожара.
Потребное число огнетушителей для моторного участка определим по формуле:
где m0 – нормированное число огнетушителей на 1 м2 m0 = 001;
S – площадь моторного участка S = 252 м2.
N0 = 001 · 252 = 252
Принимаем 3 огнетушителя марки ОХП-10.
Моторный участок относят к категории В и 1 класса по степени пожаро и взрывоопасности.
Расчетный расход воды на наружное пожаротушение принимаем 10 лс.
Расход воды (м3ч) на наружное и внутреннее пожаротушение рассчитаем по формуле:
Q = 36 · n · Тп · Пп
где n – удельный расход воды на внутреннее и наружное пожаротушение лс;
Тп – время пожара Тп = 3 4 ч;
Пп – число одновременных пожаров Пп = 1 3.
Q = 36 · 10 · 3 · 2 = 216 м3ч
На каждый производственный участок должен устанавливаться металлический ящик с крышкой для сбора использованной ветоши.
Напряжение сети переносных приборов должно быть не более 36 В.
3. Экологическая безопасность
Основной задачей экологической безопасности является сведение к минимуму контакта производства с окружающей средой. Целесообразно свести к минимуму применение вредных и отравляющих веществ. Предприятие должно иметь очистные сооружения оснащенные маслобензоуловителями для того чтобы не допустить попадание горюче-смазочных материалов в сточные воды. Большое внимание надо уделять регулировки системы питания автомобиля т.к. нарушение регулировок ведет к увеличению количества вредных веществ в отработавших газах.
Также для улучшения экологической обстановки необходима дальнейшая газификация автомобильного парка.
Анализ влияния транспорта на окружающую природную среду подтверждает необходимость проведения широкомасштабной политики экологичейкой безопасности. Ключевыми проблемами обеспечение экологической безопасности на транспорте являются снижение загрязнения атмосферного воздуха водных объектов земельных ресурсов защита от транспортного шума и вибраций предупреждение экологических последствий чрезвычайных ситуаций и т.д.
Основным источником загрязнения воздушного бассейна при эксплуатации автомобильного транспорта являются двигатели внутреннего сгорания загрязняющие атмосферу вредными веществами которые выбрасываются с отработавшими и картерными газами топливными испарениями.
В таблице 6.1 приведены предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны.
Таблица 6.1 Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны
Наименование вещества
Допустимой концентра-ции мгм3
Азота оксиды (в пересчете на NO2)
Бензин (растворитель топливный)
Водорода хлорид (соляная кислота)
Водород фтористый (в пересчете на F)
Керосин (в пересчете на C)
Марганец в сварочных аэрозолях при его содержании:
Масла минеральные нефтяные
Загрязнение сточных вод происходит в основном при мойке автомобилей их узлов двигателей при ремонте и заливке аккумуляторных батарей ремонте с использованием охлаждающих жидкостей. К наиболее типичным видам загрязнения сточных вод относятся нефтепродукты щелочи кислоты антифриз частицы. Для очистки ливневых сточных вод применены очистные сооружения с двумя вертикальными грязеотстойниками с фильтрами и бензомаслоуловителями и вертикальным очистителем снабженным фильтром зачистки и маслосборной емкостью. Внутренний диаметр железобетонных труб составляет 2500 мм высота 2150 мм.
Для очистки производственных сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных частиц применена напольная установка позволяющая многократно использовать очищенную воду для технических нужд. Принцип действия этой установки основан на последовательной фильтрации загрязненной воды сначала через фильтры грубой очистки а затем тонкой очистки. Установка объединена с другими очистными сооружениями. Концентрация вредных веществ после очистки не превышает нормативных.
4. Расчет бытовых отходов
Бытовые отходы вывозятся на МУП «Спецавтохозяйство»
где k – количество работников в мастерской (чел.); H – удельное образование бытовых отходов в год на человека (H = 11год); ρ – насыпная масса быто-вых отходов ρ = 009 т;
5. Расчет отработанных ртутных ламп
Лампы ртутные люминесцентные алюминесодержащие хранятся в упаковке на складе. Вывозят на НП «Меркурий».
где k – количество установленных ртутных ламп ДРЛ (20 шт.);
Т – число часов работы в год (2070 чгод); М – масса одной лампы (М = 04 кг.);
Н – ресурс времени работы ламп (Н = 12000 ч);
6. Расчет промасленной ветоши
Ветошь промасленная хранится в закрытой металлической емкости. По мере накопления вывозят на МУП «Спецавтохозяйство»
где n – количество работников в мастерской; Р – количество смен работы в год ( 255); Н – норма расхода обтирочных материалов на одного работника (100 г.);
Состояние работ проводимых на предприятии по соблюдению требований безопасности и экологичности удовлетворительное. В главе приведены общие требования к организация и работ по охране труда и технике безопасности. Распределена ответственность за руководство работой по охране труда и технике безопасности. Разработаны направления по проведению мероприятий по снижению и предупреждению производственного травматизма. Определены требования техники безопасности к техническому состоянию и оборудованию подвижного состава предприятия. Указаны требования техники безопасности к проектируемому оборудованию. Для улучшения условий труда в отделении по ремонту агрегатов проведены расчеты площади световых проемов отделения по ремонту агрегатов и расчет искусственного освещения. Вопросы экологической безопасности изложены в соответствий с требованиями ко всему предприятию.

Анотация.docx

Студентом 5 курса факультета транспортного машиностроения МАДИ (ГТУ) Михайловым Д.А предложен дипломный проект на тему: «Проектирование волнового обменника для наддува двигателя ЗМЗ-402 с целью улучшения характеристик».
Дипломный проект включает в себя все основные разделы проекта тех-нической специальности: расчетно-пояснительная записка и графическую часть. Расчетно-пояснительная записка состоит из следующих основных разделов: введение; техническая характеристика; описание и обоснование выбранной конструкций; расчеты подтверждающие работоспособность конструкций; технологическая часть; охрана труда техника безопасности и охрана окружающей среды.
Экономическая часть представлена расчетом годового экономического эффекта от внедрения проекта.
В разделе охрана труда техника безопасности и охрана окружающей среды представлены основные правила и требования при изготовлении об-служивании и ремонте двигателя ЗМЗ-402 а также требования при утили-зации отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей.
Выпускная дипломная работа выполнена в текстовом редакторе MicrosoftWord 7.0.
Пояснительная записка содержит листов рисунков таблиц источников литературы Графический материал