Дипломный проект перевода двигателя ЗМЗ-53 ГАЗ-3307 на дизельное топливо
В данном дипломном проекте рассматривается способ качественного и общего улучшения функционирования двигателя внутреннего сгорания. Модернизация существующих и создание новых ДВС – это важнейшее направление по дальнейшему прогрессу автомобильной промышленности, так как двигатель является основным потребителем горюче-смазочных материалов и источником загрязнения окружающей среды.
В данной работе предлагается спроектировать дизельный шестицилиндровый рядный двигатель воздушного охлаждения, с наддувом на шасси автомобиля ГАЗ-53А.
Основной задачей является создание такого двигателя, который по основным показателям превосходил бы штатный бензиновый двигатель ЗМЗ-53, и отвечал современным экологическим нормам не только на сегодняшний день но и на перспективу.
Новый дизельный двигатель будет иметь неразделенную камеру сгорания сферической формы, выполненную в поршне с пленочным смесеобразованием. Выбор данного типа смесеобразования обуславливается тем, что двигатели с неразделенными камерами сгорания имеют больший КПД и меньший удельный расход топлива по сравнению с предкамерным смесеобразованием, также дизели с пленочным смесеобразованием работают менее шумно и жестко, чем двигатели с объемным смесеобразованием.
В ходе проектирования будут произведены расчеты на прочность основных деталей и узлов двигателя, нагрузки на которые увеличиваются с увеличением газовых сил в дизеле.
На двигатель будет установлена новая топливная система HEUI, так как в настоящее время к дизельным двигателям предъявляются очень жесткие требования. Они должны соответствовать действующим экологическим стандартам, обеспечивать высокие топливную экономичность и мощность, иметь большой срок службы, обладать хорошей ремонтопригодностью. Над решением данных вопросов работают ведущие моторостроительные фирмы мира. В последнее время в этой области достигнут очевидный прогресс, который стал возможен, прежде всего, благодаря внедрению перспективных систем управления подачей топлива.
Отличие современных дизельных двигателей от моторов предыдущих поколений заключается в том, что они, как правило, оснащаются системой непосредственного впрыска топлива. В этом устройстве используются индивидуальные насос-форсунки. Каждый такой механизм (блок) представляет собой одноцилиндровый электронно-управляемый ТНВД, обеспечивающий давление впрыска топлива до 160 МПа (1600 кгс/см2), а на перспективных моделях это значение может быть повышено до 180 МПа.
В технологической части произведен выбор технологического оборудования для участка ТО данного дизельного двигателя, произведен расчет площади участка и расстановка оборудования.
В части безопасность и экологичность сделан обзор опасных и вредных производственных факторов при проведении работ по ТО двигателя, произведен расчет вентиляции участка ТО.
В экономической части рассчитан годовой экономический эффект от эксплуатации автомобиля с дизельным двигателем, который составил 50176 рублей.
Продольный разрез проектируемого двигателя
Сравнение внешних скоростных характеристик базового двигателя и дизельного варианта
Динамический расчет проектируемого дизельного двигателя
Схема системы питания HEUI для проектируемого дизельного двигателя
Поршень и турбокомпрессор проектируемого дизельного двигателя
Насос-форсунка проектируемого дизельного двигателя
Планировка участка для ТО проектируемого дизельного двигателя
Система вентиляции на проектируемом участке
Экономические показатели проекта дизельного двигателя
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 8
1. Технико-экономическое обоснование проекта 9
- 1.1. Обзор проблемы дизелизации автомобильного транспорта 9
- 1.2. Обзор существующих конструкций дизельных двигателей для грузовых автомобилей 11
- 1.3. Цели и задачи дипломного проекта 17
2. Расчетная часть проекта 19
- 2.1. Тепловой расчет двигателя и построение индикаторной диаграммы 19
- 2.1.1. Исходные данные 19
- 2.1.2. Топливо 19
- 2.1.3. Параметры рабочего тела 20
- 2.1.4. Параметры окружающей среды и остаточные газы 21
- 2.1.5. Процесс впуска 22
- 2.1.6. Процесс сжатия 24
- 2.1.7. Процесс сгорания 25
- 2.1.8. Процесс расширения 27
- 2.1.9. Индикаторные показатели двигателя 28
- 2.1.10. Эффективные показатели двигателя 29
- 2.1.11. Основные параметры цилиндра и двигателя 30
- 2.1.12. Построение индикаторной диаграммы 32
- 2.1.13. Скругление индикаторной диаграммы 34
- 2.2. Тепловой баланс 39
- 2.3. Расчет и построение внешней скоростной характеристики 40
- 2.4. Кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма 44
3. Конструкторская часть проекта 48
- 3.1. Описание модернизации конструкции двигателя, его узлов и систем 48
- 3.2. Расчет на прочность деталей и узлов двигателя 54
- 3.2.1. Расчет поршня 54
- 3.2.2. Расчет поршневого кольца 58
- 3.2.3. Расчет поршневого пальца 59
- 3.2.4. Расчет коленчатого вала 64
- 3.3. Расчет турбокомпрессора 68
- 3.3.1. Расчет компрессора 69
- 3.3.2. Расчет турбины 76
4. Технологическая часть проекта 84
- 4.1. Подбор технологического оборудования для проведения ТО двигателя 84
- 4.2. Расчет площади помещения 89
5. Безопасность и экологичность проекта 90
- 5.1. Анализ условий труда при техническом обслуживании автомобиля ГАЗ 90
- 5.2. Меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда 91
- 5.3. Расчет вентиляции 96
- 5.4. Меры по обеспечению устойчивости объекта в условиях чрезвычайных ситуаций 98
- 5.5. Меры по охране окружающей среды 100
6. Экономическая часть проекта 102
- 6.1. Оценка экономической эффективности 102
- 6.2. Организация труда ремонтно-обслуживающих рабочих 106
Заключение 113
Список использованных источников 114
ПРИЛОЖЕНИЯ 116