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