Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)
ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ (ИТТСУ)
_______________________________________________________________
Кафедра: ”Локомотивы и локомотивное хозяйство”
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ НА ТЕМУ:
“РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯ”
Выполнил: ст. гр. ТЛТ–312 Харлашкин В.В.
Проверил: доц. Васильев В.Н.
МОСКВА 2013
Введение
ВВЕДЕНИЕ
В соответствии с заданием необходимо произвести выбор двигателя, определить его основные параметры, выбрать схему воздухоснабжения, агрегаты наддува и систему охлаждения надувочного воздуха, рассчитать рабочий процесс двигателя и его основные технико-экономические показатели на номинальном режиме работы, силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, построить векторные диаграммы сил, действующих на шейки коленчатого вала, рассчитать основные элементы узла, подлежащего конструктивной разработке.
Расчетная записка должна включать следующие разделы:
Расчет индикаторной диаграммы и сил, действующих в кривошипно
шатунном механизме двигателя выполняется на ЭВМ.
Графическая часть проекта(кроме эскизов и графиков, входящих в состав расчетной записки) состоит из листа, содержащего поперечный разрез дизеля.
1. ВЫБОР ТИПА И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДИЗЕЛЯ
1.1. Мощность Nе, угловая скорость вращения коленчатого вала , тактность и, условия работы дизеля задаются консультантом проекта. В процессе проектирования, по согласованию с консультантом при наличии соответствующих обоснований заданные величины могут быть откорректированы.
Эффективная мощность дизеля кроме угловой скорости и тактности зависит от величин среднего эффективного давления Ра, реализуемого при рассматриваемом режиме работы, рабочего объема цилиндра Vh и числа цилиндров Z. При проектировании дизелей величины, определяющие их эффективную мощность, выбираются с учетом опыта эксплуатации ухе построенных двигателей, а также весовых и габаритных ограничений, выдвигаемых специфическими условиями работы проектируемого двигателя.
Мощность двигателя определяется соотношением:
, кВт (1)
где Ре - среднее эффективное давление, Па;
- угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/с;
Z - число цилиндров;
Vh - рабочий объем цилиндров, м3;
- коэффициент тактности.
Рабочий объем цилиндра определяется из соотношения:
, м3
где D – диаметр поршня, м;
S – ход поршня, м.
Угловая скорость определяется как
, рад/с
Скорость поршня и его угловая скорость взаимосвязаны:
(2)
, м/с
С учетом (2) эффективная мощность определяется:
, кВт (3)
кВт
Коэффициент тактности принимается равным двум для 2-х тактных и четырем – для 4-х тактных двигателей. Для четырехтактной ЛЭУ принимаем τ=4.
Среднее эффективное давление и средняя скорость поршня выбираются на основании опыта конструирования, доводки и эксплуатации существующих двигателей.
В зависимости от заданной мощности предварительно выбирается величина среднего эффективного давления по рис.1. МПа.
Средняя скорость поршня Cm является параметром, определяющим степень быстроходности и долговечности дизеля. Для выполненных тепловозных двигателей средние скорости поршня имеют значения:
Двигатели с высокими значениями Cm характеризуются меньшими габаритами и массой. Для их изготовления применяются материалы повышенного качества и износостойкости, повышается класс точности изготовления дизелей, в процессе эксплуатации для смазки используются высококачественные сорта масел с присадками с тем, чтобы сохранить моторесурс на требуемом уровне. Поэтому по возможности выбирают меньшую скорость поршня.
Число цилиндров в тепловозных дизелях в зависимости от общей мощности, размеров цилиндра и тактности колеблется от 6 до 24 для 4-х тактных и 10 -16 для 2-х тактных.
У 4-х тактных двигателей, исходя из условий уравновешивания и необходимой равномерности крутящего момента, применяют четное число цилиндров (6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 и 24). При числе цилиндров от 6 до 8 обычно применяет рядное расположение. При числе цилиндров больше 8 переходят к V - образному их расположению.
Диаметры цилиндров построенных тепловозных дизелей изменяются в пределах:
- D = 0,170 - 0,300 м для 4-х тактных дизелей с нераздельной камерой сгорания;
- D = 0,150 0,250 м для 2-х тактных дизелей.
При больших диаметрах цилиндров имеют место высокая теп-лонапряженность, значительная масса деталей кривошипно-шатунного механизма и поршня вследствие высоких нагрузок.
Диаметр цилиндра выбирается приближенно в соответствии с рис. 2 и должен соответствовать нормальному ряду диаметров:
0,130; 0,140, 0,150; 0,160; 0,170; 0,180; 0,190; 0,210; 0,230, 0,240; 0,250; 0,260; 0,280; 0,300, 0,320; 0,340 м.
Отношение хода поршня S к диаметру D цилиндра для тепловозных дизелей находится в пределах:
В двигателях средней быстроходности рекомендуется увеличенные отношения S/D, так как при прочих равных условиях с увеличением S/D уменьшается диаметр цилиндра, нагрузка на детали кривошипно-шатунного механизма, увеличивается высота камеры сгорания, что ведет к улучшению процесса сгорания, но при этом увеличивается высота двигателя.
Для быстроходных дизелей целесообразно снижать величину S/D для уменьшения средней скорости поршня и высоты двигателя. Однако с понижением S/D ухудшаются условия протекания процессов смесеобразования.
1.2. Определение основных размеров цилиндра двигателя и числа цилиндров рекомендуется производить в следующем порядке:
В соответствии с рекомендациями изложенными в п.1.1, выбирают ориентировочную величину среднего эффективного давления Ре.
Задаются тремя-четырьмя значениями средней скорости поршня Cmi в диапазоне значений, рекомендованных в п. 1.1, с интервалом 0,5 м/с.
Для нескольких значений отношения (S/D)j определяют диаметры цилиндров, соответствующие выбранным значениям средней скорости поршня и заданной угловой скорости коленчатого вала:
, м (4)
Для каждого вычисленного значения диаметра цилиндра по формуле
,
Где: эффективная мощность ЛЭУ, кВт;
среднее эффективное давление, МПа;
угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/с;
рабочий объем цилиндров, ;
коэффициент тактности.
Полученные значения диаметров и чисел цилиндров сводим в табл.1.
Таблица 1.
Данные и числа цилиндров ЛЭУ
|
Cm м/с Скорость поршня |
S/D-отношение хода поршня к диаметру |
|||
|
S/D=1 |
S/D=1.1 |
S/D=1.2 |
S/D=1.3 |
|
|
Cm1 =7.5 |
D11=0,214286 |
D21=0,194805 |
D31=0,178571 |
D41=0,164835 |
|
Z11=26,96054 |
Z21=26,96054 |
Z31=32,93517 |
Z41=43,759 |
|
|
Cm2 =8 |
0,228571 |
0,207792 |
0,190476 |
0,175824 |
|
21,07088 |
25,2755 |
30,87672 |
38,56919 |
|
|
Cm3 =8.5 |
0,242857 |
0,220779 |
0,202381 |
0,186813 |
|
19,83142 |
23,78871 |
29,06044 |
32,37908 |
По табл.1 выбираем число цилиндров, соответствующее рекомендациям п.1.1. Диаметр цилиндра, соответствующий выбранному числу цилиндров, округляем до ближайшего значения из ряда нормальных диаметров и уточняем среднюю скорость поршня по соответствию (2).
Рабочий объем цилиндров определим по формуле:
Определим ход поршня S из соотношения выразив его из соотношения S/D.
По полученным расчетным данным выбираем прототип дизеля: 1А-5Д49 (16ЧН26/26).
1.3 По полученным геометрическим параметрам проектируемого дизеля D, S, Z определяют его габаритные размеры.
Длина ЛЭУ
, м
Где: D- диаметр цилиндра, м;
K=0.5Z – для V-образных двигателей;
С=1 – 2,5 м – линейный размер, зависящий от компоновки вспомогательного оборудования и агрегатов надува двигателя.
м
Ширина двигателя
, м
Где: S – ход поршня, м;
А – 5.0 – 8.0 – для V- образных двигателей.
м
Высота двигателя
, м
где а = 6,0 - 8,0 - для рядных двигателей;
5,0 7,0 - для V - образных двигателей;
10 13,0 - для 2-х тактных двигателей с противоположно-движущимися поршнями.
После определения габаритных размеров дизеля производят проверку его размещения в кузове тепловоза.
Проверяют наличие необходимой ширины проходов по обе стороны от дизеля. От внешнего контура дизеля до боковых стенок кузова тепловоза должно быть 0,7 м на высоте груди человека (на расстоянии от настила 1,5 м), что обеспечивает нормальное и безопасное обслуживание дизеля.
В отдельных исключительных случаях допускается местное сужение прохода до 0,5 м.