- •Оглавление
- •Введение
- •Основные параметры двигателя
- •Параметры рабочего процесса
- •Эксплуатационные параметры двигателя
- •Техническая характеристика двигателя
- •Расчет рабочего процесса по Гриневецкому – Мазингу и построение индикаторной диаграммы в p-V и p-y координатах
- •Индикаторная диаграмма.
- •Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме
- •Действие тангенциальных и радиальных сил.
- •Суммарные тангенциальные усилия
- •Описание конструкции двигателя
- •Расчет на прочность деталей и узлов двигателя
- •Расчет анкерных связей
- •Выбор размеров и расчет на прочность коленчатого вала
- •Выбор размеров и расчет на прочность втулки цилиндра
- •Расчет крышки цилиндра
- •Разработка систем двигателя
- •Топливная система
- •Система газотурбинного наддува.
- •Расчет системы газотурбинного наддува.
- •Расчет системы водяного охлаждения.
- •Описание работы системы охлаждения.
- •Меры для уменьшения коррозионного износа втулок цилиндров.
- •Техническая эксплуатация и диагностика двигателя. Двигатель как объект диагностирования.
- •Неисправности и диагностирование систем двигателя. Неисправности топливной системы.
- •Неисправности системы газораспределения.
- •Неисправности системы охлаждения.
- •Разработка систем диагностирования двигателя. Система подачи топлива.
- •Система наддува.
- •Система охлаждения.
- •Техническое обслуживание №1.
- •Техническое обслуживание №2.
- •Техническое обслуживание №3.
- •Техническое обслуживание №4.
- •Средний ремонт.
- •Причины и характер износов деталей и узлов двигателя.
- •Причины и характер износов и поломок деталей механизма газораспределения.
- •Износ и повреждение цилиндровой втулки.
- •Расчет экономического эффекта по технико-экономическим показателям.
- •Заключение.
- •Список использованных источников.
Система газотурбинного наддува.
Наддув – это способ повышения мощности за счет одновременно увеличения массы воздушного заряда в рабочем цилиндре и количества впрыскиваемого топлива. Увеличение массы подаваемого воздуха происходит за счет повышения его давления в компрессоре агрегата наддува. Для снижения температур деталей двигателя, а также дополнительного увеличения массы подаваемого воздуха, за счет повышения его плотности, применяется охладитель наддувочного воздуха.
Основные параметры турбокомпрессора.
Наддувочное давление воздуха: Рв=0,116 МПа
Коэффициент продувки: пр=1,15
Воздушно-топливное отношение: =32,96 кг.топл/кг.возд
Массовый расход воздуха: Gair=1,249 кг/с
Адиабатная работа сжатия, Дж/кг:
Lag.к==Дж/кг
где: k=1,4 – показатель адиабаты сжатия для воздуха
R=287 Дж/кгК
Привод компрессора осуществляется газовой турбиной, расположенной с ним на одном валу и использует энергию отработавших газов.
Выбираем турбокомпрессор ТК 23. ГОСТ 9658-81.
Турбокомпрессор имеет осевую турбину. Подшипники расположены между колесами турбины и компрессора. Корпус турбокомпрессора – чугунный. Данный тип турбокомпрессоров предназначен для наддува дизелей мощностью от 220 до 2200.
Основные размеры турбокомпрессора.
Номинальный базовый диаметр колеса 230 мм
Степень повышения давления 3,6
Температура газов перед турбиной:
При длительной работе 650 0С
Максимальная часовая 702 0С
Максимальная частота вращения 26000 об/мин
Адиабатный КПД:
Турбины 0,75
Компрессора 0,76
Габаритные размеры:
Длина 690 мм
Ширина 610 мм
Высота 610 мм
Масса (сухая) без глушителя 310 кг
Охлаждение и смазка турбокомпрессора производится от соответствующих систем дизеля.
Расчет системы газотурбинного наддува.
Окружная скорость колеса компрессора, м/с:
Uк=м/с
где: Dк – наружный диаметр колеса компрессора,Dк=0,23 м;
nтк– максимальная частота вращения ротора турбокомпрессора,
nтк=26000 мин-1
Коэффициент напора центробежного компрессора:
Нag=Lag.k/uk2=38829,59/312,952=0,4
Мощность турбины, необходимая для привода компрессора, кВт:
Nk=NT=кВт
где: ag.k– адиабатный КПД компрессора,ag.k=0,76
Основные параметры охладителя наддувочного воздуха (ОНВ).
Тепловой поток, отводимый в ОНВ забортной водой, Qair:
Qair=Gair*Cp1*Tонв=Gair*Cp1(TB-Tint)=1,249*1*(336,5-313)=29,3 кВт
где: Cp1– теплоемкость воздуха Ср1=1 кДж/(кгК)
Расход забортной воды через ОНВ, кг/час
Gcool2=кг/час
где: tcool2– температура воды на входе в ОНВ,tcool2=200C;
tcool2– температура воды на выходе из ОНВ,tcool2=250С;
Ср2– теплоемкость воды, Ср2=4,187 кДж/(кгК)
Поверхность Fохладителя наддувочного воздуха, м2:
F=;
где: к – коэффициент теплопередачи, к=100 Вт/(м2К);
tср– средний по поверхности температурный напор, К
Средний температурный напор:
tср=
где: Р – эффективность нагревания, определяемая выражением:
R– отношение водяных эквивалентов, определяемое выражением:
Ri=
где Ri– полное отношение водяных эквивалентов, т.е.Ri=mR
m– число трубных ходов ОНВ,m=2
Ri=
tср=0С
Поверхность теплопередачи ОНВ:
м2
Определим диаметр трубопровода выпускного коллектора dвып.тр, м:
Для данного двигателя применяем импульсную систему наддува, которая в сравнении с изобарной позволяет получить более высокое давление наддува.
Порядок работы цилиндров двигателя: 1-3-5-6-4-2. Поэтому применяем следующую схему объединения выпускных патрубков в секции:
1 2 3 4 5 6
к турбине
Диаметр трубопровода выпускного коллектора определяем из условия:
где Vs– рабочий объем цилиндра, м3
Vs=м3
Vвып.тр.=Vs*1,4=0,0117 м3
dвып.тр.=м
где Lср– средняя длина отдельного трубопровода,Lср=2 м.
Выпускные коллекторы устанавливаются в верхней части дизеля со стороны, противоположной газораспределению, и присоединяют к турбокомпрессору, расположенному на торце блока со стороны выходного фланца коленчатого вала.
В системе наддува и газовыпуска необходимо контролировать температуру отработавших газов в выпускных коллекторах перед турбиной, температуру воздуха на выходе из ОНВ и его давление после турбокомпрессора.
При пуске дизеля и его работе не должно быть посторонних шумов в турбокомпрессоре. При остановке дизеля свободный выбег турбокомпрессора должен быть не менее 1…2 минут. После остановки двигателя до полной остановки турбокомпрессора масла на его подшипники целесообразно подавать автономным маслоподкачивающим насосом.