Стенд для исследования турбокомпрессора агрегата наддува ДВС

Содержание

Содержание

Введение

Состояние вопроса

Смесеобразование в дизелях

Распыление топлива

Пленочный и объемно-пленочный способы смесеобразования

Регулировочные характеристики системы топливоподачи

Цели и задачи выпускной работы

Специальная часть

Конструктивные особенности ТНВД и их влияние на

показатели процесса топливоподачи

Динамические и эффективны показатели двигателей ММЗ

Тепловой расчет двигателя

Кинематический расчет

кривошипно-шатунного механизма

Перемещение поршня

Скорость поршня

Ускорение поршня

Динамический расчет

кривошипно-шатунного механизма

Сила давления газов на поршень

Сила инерции возвратно-поступательно

движущихся масс КШМ

Суммарная сила действующая на поршневой палец

Силы нагружающие шатунную шейку

Определение тангенциальной силы

Определение радиальной силы

Определение результирующей силы

Определений нормальной силы

Нагруженность шатунной шейки и

определение ее размеров

Силы действующие на опоры двигателя

Конструкторская разработка

с выполнением рабочих чертежей и прочностных расчетов

Расчет болтовых соединений

Выводы

Список используемой литературы

Введение

Согласно отечественным и зарубежным прогнозам, поршневой двигатель внутреннего сгорания сохранится в качестве основной энергетической установки самоходных машин. Предпочтение будет отдаваться наиболее экономичным двигателям – дизелям.

Вследствие большой хозяйственно экономической роли дизелей в СНГ и за рубежом непрерывно ведутся работы по их совершенствованию в следующих направлениях:

- Улучшения топливной экономичности путем применения камер с непосредственным впрыском топлива; увеличения давлений наддува; внедрения элементов адиабатности с переходом на турбокомпаундные и компаундные двигатели; повышения эффективности процессов смесеобразования и горения топлива за счет роста давлений; увеличения механического КПД двигателя и турбокомпрессоров; осуществления оптимального управления процессом топливоподачи в зависимости от режимов работы, условий окружающей среды, физико-механических свойств топлив; изменения состояния двигателя в процессе эксплуатации с использованием гибких, вплоть до адаптивных, систем с электронным регулированием;

- увеличения удельной мощности и снижения удельных массовых показателей двигателей путем увеличения средних эффективных давлений при одновременном росте допускаемых максимальных давлений цикла;

- уменьшения выбросов токсичных продуктов сгорания и дымности за счет совершенствования процессов топливоподачи, смесеобразования и горения топлива – оптимального сочетания схем камер сгорания, газодинамической обстановки в них и параметров процесса впрыскивания топлива путем применения систем топливоподачи с электронным регулированием;

- повышения надежности (срока службы) дизелей за счет совершенствования технологии изготовления, применения новых материалов (пластмасс, композитов, керамики, специальных смазок и др.), совершенствования методов расчета на прочность и надежность;

- автоматизации и дистанционного управления работой дизелей, силовых установок и транспортных средств в целом с применением микропроцессорной техники;

- адаптации дизелей к работе на различных альтернативных топливных не нефтяного происхождения, сжиженных и сжатых газах, а также на нефтяных топливных облегченного и утяжеленного фракционного состава.

Потребительские качества топливной аппаратуры оценивают показателями технического уровня, которые подразделяют на:

- показатели, определяющие условия впрыскивания (характеристика впрыскивания; среднее и максимальное давление; момент начала подачи топлива и минимальная продолжительность подачи);

- показатели стабильности параметров топливной аппаратуры;

- показатели надежности;

- показатели стоимости обслуживания и ремонта;

- показатели технологичности;

- габаритно – массовые показатели.

Одновременное удовлетворение всех показателей в одной топливной системе невозможно. Максимальными возможностями для этого обладают современные системы с электронным управлением.

Состояние вопроса

1.1 Смесеобразование в дизелях

В отличие от двигателей с принудительным воспламенением горючей смеси, где процессы смесеобразования занимают обычно значительную часть рабочего цикла, на смесеобразование в дизелях отводятся очень короткие промежутки времени, соответствующие всего 20 – 40° поворота коленчатого вала. При этом протекание процесса смесеобразования по времени совпадает с подачей топлива в цилиндры и с развитием процесса сгорания. Качественное приготовление топливо-воздушной смеси с равномерным распределением топлива по объему камеры сгорания в этих условиях представляет очень сложную задачу, более или менее успешное решение которой возможно только за счет использования специальной топливной аппаратуры, а также соответствующих конструктивных форм камер сгорания и впускных трубопроводов. Для получения необходимого состава смеси в соответствии со способами смесеобразования топливная аппаратура, конструкция камеры сгорания и впускного тракта должны обеспечивать:

– строгое соответствие формы камеры сгорания форме, количеству и направлению топливных факелов;

– образование при впуске капелек топлива такого размера, при котором достигалось бы достаточно полное испарение топлива и равномерное распределение его по объему камеры сгорания;

– создание организованного движения заряда в камере сгорания, позволяющего осуществить достаточно полное и совершенное перемешивание паров и капелек топлива с воздухом.

В зависимость от характера испарения, перемешивания с воздушным зарядом и введения в зону горения основной массы впрыскиваемого в цилиндры топлива в дизелях различают объемный, пленочный и объемно-пленочный способы смесеобразования.

При объемном смесеобразовании топливо вводится в мелкораспыленном капельножидком состоянии непосредственно в воздушный заряд камеры сгорания, где затем оно, испаряясь и перемешиваясь с воздухом, образует топливовоздушную смесь.

В случае пленочного смесеобразования основная доля топлива впрыскивается на стенки камеры сгорания и под действием организованного движения заряда растягивается в тонкую пленку по ее поверхности. В дальнейшем за счет интенсивного испарения этой пленки топливо перемешивается с воздухом и последовательно вводится в зону горения.

При объемно-пленочном смесеобразовании топливовоздушная смесь приготовляется одновременно и объемным, и пленочным способами. Этот способ получения горючей смеси практически имеет место во всех дизелях и может рассматриваться как общий случай смесеобразования вообще. В зависимости от того, какое количество топлива вводится в топливовоздушную смесь из распыленного состояния или из топливной пленки, он соответственно может превращаться в объемный или пленочный способ смесеобразования.

1.2 Распыление топлива

При объемном и от части объемно-пленочном способах смесеобразовании совершенство приготовления топливовоздушной смеси определяется в основном качеством распыливания топлива при впрыске.

Процесс распыливания представляет собой очень сложное явление и заключается в дроблении струи топлива на мелкие капли под воздействием сил аэродинамического сопротивления той среды, куда вводится топливо, а также начальных возмущений в потоке, возникающих при истечении топлива через сопла распылителя.

Для обеспечения нормального протекания всех последующих за впрыском топлива процессов в двигателях образующиеся при распыливании капельки топлива должны иметь определенные размеры. При слишком крупных каплях топливо не сможет испаряться с необходимыми скоростями, что приведет к ненормальному протеканию процесса сгорания, к увеличению недогорания топлива и к ухудшению показателей двигателя. В случае очень мелких капель испарение топлива может полностью завершаться в непосредственной близости от сопла распылителя и оно не будет проникать в удаленные объемы заряда, что ухудшит распределение топлива по камере сгорания и создаст определенные трудности для эффективного использования имеющегося в ней воздуха. Поэтому основной задачей распыления является образование капелек такого размера, чтобы их общая суммарная поверхность была достаточна для испарения топлива с необходимыми скоростями, а их масса обеспечивала проникновение топлива на всю глубину камеры сгорания, создавая тем самым предпосылки для равномерного распределения его по воздушному заряду.

Тонкость и однородность распыления, а также качество смесеобразования в целом определяются рядом различных факторов, наибольший интерес из которых представляют: давление впрыска, противодавление среды, число оборотов вала насоса, свойства топлива и конструктивные особенности распылителя.

С увеличением давления впрыска повышается скорость течения топлива по канал распылителя и скорость истечения топлива из распылителя в окружающую среду. В связи с этим, вопервых, усиливаются возмущения в струе топлива, приводящие к возникновению вихревых движений внутри струи и на ее периферии, и, вовторых, вследствие усиления воздействия аэродинамических сил на поверхность струи при более высоких скоростях истечения повышается дробящее действие среды, в которую впрыскивается топливо. В итоге совместного влияния указанных факторов значительно облегчается распад струи топлива и обеспечивается получение более мелких и однородных по размерам капелек топлива, т. е. улучшаются и тонкость и однородность распыливания. (рис. 1 а).

Список используемой литературы

Селиванов Н. И. Тракторы и автомобили. Курсовое и дипломное Проектирование. Крас. гос. аграр. унт.- Красноярск 2005156 с.

Крохотин Ю. М. Системы питания дизелей. Воронеж 1999 – 336 с.

Орлин А. С., Круглов М. Г. Теория поршневых и комбинированных двигателей. М.: Машиностроение, 1983 – 372 с.

Колчин А. И., Демидов В. П. Расчет автомобильных и тракторных

двигателей. М.: Высш. школа, 1980 400 с.

Ховах М. С. Автомобильные двигатели. Машиностроение, 1997 –336 с.

Кульчицкий А. Р. Токсичность автомобильных и тракторных

двигателей. Учеб. пособие – 2 изд. М.: Академический Проект, 2004 –

400 с.

Селиванов Н. И., Кирин. В. С. Топливная аппаратура автотракторных дизелей. Обслуживание и ремонт. Учеб. пособие - Красноярск 2002 112 с.

Тракторы «Беларусь» МТЗ100; МТЗ-102 Техническое описание и инструкция по эксплуатации:. Г.Минск. 1984.

Белявцев А.В., Процеров А.С., Топливная аппаратура автотракторных дизелей: конструктивные особенности и эксплуатация.М: Росагропромиздат, 1988.223с.

Патрахальцев Н.Н., Савастенко А.А. Форсирование двигателей внутреннего сгорания с наддувом: -М.: Легион – Автодата, 2004 – 176с.

Белов П.М., Бурячко В.Р., Акатов Е.И. Двигатели армейских машин. Часть первая. Теория. –М.:Воениздат, 1991 – 512с.

Топливная аппаратура тракторных и комбайновых двигателей: Справочник /В.Г. Кислов и др. –М.: Машиностроение, 1981 – 208 с.

Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов.-М. :»Наукова Думка» Киев 1975.704с.

Новичихина Л.И. Справочник по техническому черчению.-Мн.: Книжный дом, 2004.320с.

Выводы

1. Конструктивные изменения ТНВД типа 77 позволяют реализовать тенденцию на дальнейшее повышение до 70 МПа создаваемое плунжерной парой.

2. Конструктивные изменения ТНВД типа 77 обеспечивают стабильность параметров, влияющих на качественные и количественные показатели его работы.

3. Угол опережения впрыска топлива в двигателях «ММЗ» с объемно-пленочным смесеобразованием влияет в основном на жесткость работы двигателя.

4. Динамическим расчетом определены законы изменения, максимальные значения сил и действующих на детали КШМ и опорно – присоединительный механизм двигателя.