Главная стр 1стр 2 ... стр 4стр 5
скачать




МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(МИИТ)
Кафедра: ”Локомотивы и локомотивное хозяйство”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ НА ТЕМУ:

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯ”



Выполнил: ст. гр. ТЛТ–311 И. Б. Попов

Проверил: доц. В. Н. Балабин

МОСКВА 2005

СОДЕРЖАНИЕ


Введение 3

  1. ВЫБОР ТИПА И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДИЗЕЛЯ 4

  2. РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ И ЕГО ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 8

  3. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ 22

  4. РАСЧЕТ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ В КРИВОШИПНО-ШАТУННОМ МЕХАНИЗМЕ ДИЗЕЛЯ 23

  5. ПРИБЛИЖЕННЫЙ РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ КШМ ДИЗЕЛЯ 24

  6. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНОЙ ДИАГРАММЫ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ШАТУННУЮ ШЕЙКУ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДИЗЕЛЯ 28

  7. ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА. ФОРСУНКА 30

Список литературы 34


Приложения 35

ВВЕДЕНИЕ
Двигатели внутреннего сгорания принадлежат к наиболее распространённому и многочисленному классу тепловых двигателей, т.е. таких двигателей в которых тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, преобразуется в механическую энергию непосредственно внутри двигателя.

КПД лучших образцов ДВС составляет 0,43.Появление поршневых двигателей внутреннего сгорания во второй половине ХIХ века было вызвано развитием промышленности, для которой требовался более совершенный двигатель, чем паровая машина имевшая КПД не более 0,14.

В 1897 г. Р. Дизель построил четырёхтактный двигатель с воспламенением от сжатия, работающий на керосине. Завод “Русский Дизель” в 1899 г. выпустил первый промышленный четырёхтактный двигатель, который в отличии от двигателя Р. Дизеля работал на сырой нефти. Двигатель расходовал значительно меньше топлива и отличался оригинальностью конструкции.

С 1903 г. двигателестроение начало развиваться на Коломенском машиностроительном заводе, основанном в 1863 г. Большое роль в двигателестроении занимал Харьковский паровозный завод, основанный в 1897 г. На заводе в течении продолжительного времени строились

стационарные и судовые двигатели.

4 января 1922 г. было принято постановление Совета Труда и Обороны, положившее начало тепловозостроению в СССР. Было принято решение построить одновременно три тепловоза: с электрической, механической и газовой передачами.

С 1946 г. постройка тепловозов в СССР была возобновлена на Харьковском заводе им. В. А. Малышева.

В данной работе по исходным данным : =4; =1500 об/мин; кВт.

В данной работе по исходным данным :


  • выбирается тип дизеля;

  • рассчитывается рабочий процесс дизеля и его технико-экономические показатели;

  • рассчитывается и строится индикаторная диаграмма;

  • рассчитываются силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме дизеля;

  • выполняется приближенный расчёт основных деталей КШМ дизеля;

  • рассчитывается и строится векторная диаграмма сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала дизеля;

  • выполняется индивидуальное задание.



1. ВЫБОР ТИПА И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДИЗЕЛЯ

1.1. Мощность двигателя определяется соотношением:

, кВт. (1)
где Ре - среднее эффективное давление, Па;

 - угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/с;

Z - число цилиндров;

D – диаметр поршня, м;

S – ход поршня, м;

 - коэффициент тактности.



, рад/с. (2)

где - частота вращения коленчатого вала, об/мин.



, рад/с.

Скорость поршня определяется из соотношения:



, м/с (3)

Средняя скорость поршня Cm является параметром, определяющим степень быстроходности и долговечности дизеля. Для выполненных четырёхтактных тепловозных двигателей средние скорости поршня имеют значения: Cm=7,4 10,5 м/с.

С учетом (2) эффективная мощность определяется:

, кВт (4)
Число цилиндров в тепловозных дизелях в зависимости от общей мощности, размеров цилиндра и тактности колеблется от 6 -24 для 4-х тактных.

Диаметры цилиндров построенных тепловозных дизелей из­меняются в пределах:

- D = 0,170  0,300 м для 4-х тактных дизелей.

Отношение хода поршня S к диаметру D цилиндра для тепловозных дизелей находится в пределах:



  • S/D = 1,0 - 1,3 для 4-х тактных дизелей с нераздельной камерой сгорания.

В зависимости от заданной мощности (Nе=300 кВт) предварительно выбираем величину среднего эффективного давления по рис.1.

Диаметр цилиндра предварительно выбирается приближенно в соответствии с рис. 2 и должен соответствовать нормальному ряду диаметров.

Получили: Ре=1,1 МПа; D=0,17 м.



1.2.Ди­аметры цилиндров, соответствующие выбранным значениям средней скорости поршня и заданной угловой скорости коленчатого вала вычисляются по формуле и округляется до стандартного:

, м (5)

Для каждого вычисленного значения диаметра цилиндра определяется из формулы (4) число цилиндров проектируемого двига­теля:



(6)

Полученные значения диаметров и чисел цилиндров сводят в табл. 1.



Таблица 1


Определение диаметра и числа цилиндров

Сm, м/с

S/D

1,0

1,1

1,2

1,3

7,4

D

0,150

0,130

0,120

0,110




Z

10

11

13

15

8,0

D

0,170

0,160

0,140

0,120




Z

6

8

10

12

8,6

D

0,160

0,150

0,140

0,130




Z

6

7

8

10

9,2

D

0,180

0170

0,150

0,140




Z

4

6

7

8

9,8

D

0,20

0,180

0,160

0,150




Z

4

6

7

8

10,4

D

0,210

0,190

0,170

0,160




Z

4

5

5

6

Выбираем:

D=0,170 м; z=6; S=1,0D=0,170 м; Сm=8,0 м/с.

Проверка:



, м/с

Предварительно выберем тип проектируемого двигателя: четырёчтактный с рядным расположением цилиндров.


1.3. По полученным геометрическим параметрам проектиру­емого дизеля D, S, Z определяем его основные га­баритные размеры.

Длина дизеля


, м (7)

где D диаметр цилиндра, м;

K = Z – для рядных двигателей;

C = 1 – 2,5 м линейный размер, зависящий от компоновки вспомогательного оборудования и агре­гатов наддува двигателя.



, м

Ширина двигателя


, м (8)

Здесь: S - ход поршня, м; А = 3,5 – 6,0 - для рядных двигателей.



, м

Высота двигателя


, м (9)

где а = 6,0 8,0 - для рядных двигателей;



, м

Проверяем наличие необходимой ширины проходов по обе стороны от дизеля. Согласно габариту 1Т ширина тепловоза не должна превышать 3400 мм. Следовательно, ширина проходов составляет:



, мм

1315>700 мм, следовательно ширина проходов обеспечивает нормальное и безопасное обслуживание дизеля.



2. РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ И ЕГО ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

2.1. Расчет количества воздуха, необходимого для реализации заданной мощности, выбор схемы наддува и определение мощности компрессора
2.1.1. Расчет количества воздуха и давления наддува.

Расход воздуха через двигатель определяется из соотно­шения:



, кг/с (10)

где - суммарный коэффициент избытка воздуха, для 4-х тактных 2,1 -2,6;

L0` - соотношение между количеством воздуха и топлива при полном сгорании топлива (= 1). Величина L0 принимается равной 14,35 кДж/кг;

Nе - эффективная мощность дизеля, кВт;

Ни - теплотворная способность топлива, кДж/кг. Величина Ни принимается равной 42500 кДж/кг.

е - эффективный КПД двигателя, для 4-х тактных дизелей е=0,40 - 0,43



, кг/с

Во время продувки часть воздуха теряется, поэтому в про­цессе сгорания будет участвовать меньшее количество воздуха:



, кг/с. (11)

где к - коэффициент избытка продувочного воздуха.

для 4-х тактных при клапанно-щелевой продувке - к = 1,05 - 1,15.

, кг/с

Количество воздуха в цилиндрах G и давление наддува РS связаны соотношением:



, МПа (12)

где v - коэффициент наполнения, выбирается для 4-х тактных ДВС – 0,82 - 0,97;

ТS - температура наддувочного воздуха, К.

Если считать, что в условиях тепловоза не удается охлаждать наддувочный воздух ниже 340 - 350 К, то можно принять, что температура заряда в цилиндрах находится в пределах ТS = 370 - 400 К.

RВ - газовая постоянная воздуха, RВ= 287 Дж/кг.К.

, МПа


2.1.2, 2.1.3. Выбор схемы наддува и расчет параметров рабочего тела на входе в цилиндры

При давлении РS 0,15 МПа применяют двухступенча­тый наддув с водовоздушным охлаждением надувочного воздуха.

Общая степень по­вышения давления в компрессорах определяется по формуле:

, (13)

где Р0 - давление воздуха на входе в компрессор. , МПа



МПа

0 - потери в воздухозаборных устройствам и фильтрах 0 = 0,95 - 0,97;



МПа

Выбор степеней повышения давления воздуха в ступени сжа­тия зависит от схемы воздухоснабжения. Как правило, степень повышения давления воздуха в компрессоре, приводимого от вала дизеля, не превышает 1,25 - 1,35 и выбирается из условий обес­печения работы двигателя на холостом ходу при минимальной угловой скорости коленчатого вала.

Итак,

Мощность, потребляемая компрессором, определяется по формуле:





, Вт (14)

где Т11 - температура воздуха на входе в компрессор 1-й ступени, К;



К.

К(1) - коэффициент полезного действия компрессора (при­нимается равным 0,75 - 0.81);

к - показатель адиабаты сжатия (к = 1,4).

, Вт

Температура воздуха на выходе из компрессора 1-й ступени сжатия определяется по формуле:



, К (15)

, К
Температура воздуха на выходе из компрессора второй ступени сжатия составляет:

, К (15)

х - коэффициент эффективности охладителя. Для водовоздушных охладителей х находится в пре­делах 0,75 - 0,7,

ТW - температура теплоносителя, охлаждающего наддувочный воздух. Температура воды, охлаждающей на тепловозе наддувочный воздух, может приниматься равной 330 К при нормальных наружных условиях (нормальные атмосферные условия.

, К

Температура после охладителя на входе в дизель определяет­ся соотношением:



, К

, К

Потери давления воздуха по тракту и в воздухоохладителе оцениваются приближенно:



, (19)

где S - коэффициент потерь; выбирается в пределах 0,08 - 0,05.



, МПа.
2.2. Процессы наполнения и сжатия.

Давление свежего заряда в конце наполнения определяется по формуле:



  • для 4-х тактных двигателей с клапанно-щелевой продувкой:

Ра = (0,85  0,90).РS , (20)

, МПа

Температура воздуха в конце наполнения:



, К (21)

где ТS - температура воздуха на входе в двигатель;

Т - приращение температуры воздуха в цилиндре;

Тr - температура остаточных газов в цилиндре двигателя;



r - коэффициент остаточных газов.

Величина:



, К (22)

где Ткин - повышение температуры свежего заряда за счет пре­образования кинетической энергии в тепловую (Ткин = 5 - 7 К);

Тm - повышение температуры воздушного заряда за счет подогрева от стенок цилиндра (Тm = 5 - 8 К).

Т=5+5=10 , К



Величины коэффициента остаточных газов и Тr принимаются в пределах:

  • 4-х тактные дизели с наддувом r = 0,01 0,03,

Тr = 600  700 К;

, К

Коэффициент наполнения V определяется по формуле:



, (23)

где  - степень сжатия;

Gд1 – коэффициент, учитывающий дозарядку цилиндров двигателя Gд1=1,02 1,07.

Перед определением V необходимо выбрать величину степени сжатия .

При выборе учитывают максимально-допустимое давление сгорания в двигателе [РZ]maх. Выбранная величина степени сжатия не должна превышать значения:

, (26)

где  - степень повышения давления при сгорании;

n1 - среднее значение показателя политропы сжатия.

Допустимое давление сгорания [РZ]maх в современных дизе­лях находится в пределах 12 - 14 МПа и зависит от выбранной конструкции двигателя.

Степень повышения давления и степень сжатия выбираются так, чтобы величина находилась в пределах 1,3 - 1,8, а величина в пределах, указанных на рис. 2.

Показатель политропы сжатия n1 в современных двигате­лях зависит от конструкции системы охлаждения и потерь тепла в цилиндре при сжатии. Величина n1 выбирается в пределах 1,34 1,36.



Выбираем



Определяем действительный рабочий объем цилиндра Vh` в момент закрытия впускного органа газораспределения (фаза а):



, м3

где R – радиус кривошипа равен значению S/2, м;



, м

 - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна принимается (0,2 0,25);

а - фаза запаздывания закрытия впускного органа.

FП = 3,14·0,17²/4 = 0,022 м²


м3

Определяем объем сжатия:


, м3 (22)
м3
Количество свежего заряда в цилиндре в конце наполнения:
, кг (23)
где РS` - давление наддувочного воздуха в МПа.
кг

Масса рабочего тела в цилиндре в конце наполнения:


, кг (24)
кг
Давление воздуха в конце сжатия:
, МПа (25)
МПа
Температура воздуха в конце сжатия:
, К (26)
К

скачать

следующая >>
Смотрите также:
Курсовой проект на тему: " расчет параметров рабочего процесса и выбор элементов конструкции тепловозного дизеля"
820.12kb.
Кафедра "Локомотивы и локомотивное хозяйство"
928.63kb.
Расчет параметров рабочего процесса и выбор элементов конструкции тепловозного дизеля
412.28kb.
1 Расчет и выбор исходных параметров 2 Тепловой расчет проектируемого двигателя
101.93kb.
Модуль: Сопротивление материалов. Результат 1 Выполнять расчеты на прочность элементов конструкции при растяжении, срезе и смятии. Разработчик: Давлетшин Загфар Зуфарович. Тема №3 Расчет элементов конструкции на прочность при растяжении
52.6kb.
Курсовой проект по курсу "Релейная защита и автоматизация управления системами электроснабжения" на тему "Расчет максимальной токовой защиты, токовой
302.07kb.
Локомотивные энергетические установки
1292.51kb.
Курсовой проект По дисциплине: «Экономика предприятия» На тему: Расчет технико-экономических показателей структурного подразделения
963.12kb.
Расчет и выбор элементов усилителя мощности предоконечные транзисторы, источники тока и др
34.48kb.
Исходные данные для проектирования
136.53kb.
Курсовой проект «Проектирование многоэтажного здания»
142.3kb.
Курсовой проект это один из этапов изучения курса «Автотранспортные средства»
448.03kb.