Перевод форкамерного двигателя ЗМЗ-402 на водородное топливо
В конструкторской части ВКР выполнены расчеты рабочего процесса и динамический расчет двигателя ЗМЗ-402 работающего на водороде - чертежи и расчеты.
Модернизация авто - Содержание
Реферат
Введение
1 Обоснование цели и задачи дипломного проектирования
1.1 Система питания двигателя с форкамерно-факельным воспламенением 9
1.2 Литературный и патентный анализ по вопросам систем питания двигателя водородом и различных видов камер сгорания 11
2 Выбор конструктивной схемы и обоснование параметров двигателя
2.1 Описание двигателя ЗМЗ-402 15
2.2 Системы питания двигателей с карбюратором 17
3 Конструкторская часть
3.1 Тепловой расчет двигателя 22
3.2 Динамический расчет 29
3.3 Прочностной расчёт двигателя 38
3.4 Расчет элементов систем двигателя 74
3.5 Расчет внешней скоростной характеристики автомобиля ГАЗ - 3102 85
3.6 Расчет и построение тяговой характеристики 89
4 Исследовательская часть
5 Технологическая часть
5.1 Описание маршрута сборки двигателя ЗМЗ - 402 110
5.2 Описание масляного насоса 113
5.3 Описание испытательного стенда 114
6 Безопасность жизнедеятельности
6.1 Охрана труда 116
6.2 Расчет необходимых средств пожаротушения внутри помещения и для наружного тушения пожара 119
6.3 Противопожарная безопасность 121
6.4 Обеспечение безопасности в чрезвычайных ситуациях 123
6.5 Охрана окружающей среды 125
7 Технико-экономическое обоснование модернизации двигателя
7.1 Себестоимость модернизируемого двигателя 129
7.2 Расчет эксплуатационных расходов 135
7.3 Расчет экономического эффекта 138
Заключение
Список использованной литературы
Модернизация авто - Описание
Тема дипломной работы: "Совершенствование двигателя автомобиля ЗМЗ-402 с форкамерой путем перевода на водородное топливо с установкой креогенных топливных баков".
В дипломном проекте двигатель ЗМЗ-402 переведен на питание водородом – экологически чистым топливом.
В дипломном проекте усовершенствована конструкция автомобильного двигателя мощностью 85 кВт - двигатель переведен на водородное топливо. Проект состоит из нескольких основных частей: конструкторской, технологической, организационной, экономической, а также раздел безопасности жизнедеятельности. В конструкторской части выполнены расчеты рабочего процесса (тепловой расчет) и динамический расчет двигателя с использованием ЭВМ. Проведены расчеты на прочность основных деталей двигателя: коленчатого вала, деталей кривошипно-шатунного механизма, элементов поршня, а также выполнены расчеты систем двигателя. Технологическая часть проекта содержит схему сборки двигателя и схему сборки масляного насоса. Рассчитаны технико-экономические показатели автомобиля с модернизированной системой питания: сменная и годовая производительность легкового автомобиля, годовые эксплуатационные расходы, а также показатели экономической эффективности.
1 Лист.
На первом листе показан анализ существующих конструкций для подачи водорода в цилиндр. Во всех существующих конструкциях водород подается не в сам цилиндр, а в область впускного клапана, что не исключает полностью возможность возгорания водорода во впускном коллекторе. В то же время на двигателе автомобиля ГАЗ-3102 имеется устройство для ввода водорода непосредственно в цилиндр. В качестве такого устройства может служить имеющийся впускной клапан форкамеры.
2 Лист. Поперечный разрез
На листе изображен поперечный разрез двигателя. Двигатель ЗМЗ-402 - конструкция головки блока цилиндров усложнена наличием форкамеры, куда в бензиновом двигателе подается обогащенная смесь (коэффициент избытка воздуха α=0,8). При переводе двигателя на питание водородом клапан форкамеры используется для подачи водорода. При этом воздух подается через обычный впускной клапан, и водород с воздухом смешиваются непосредственно в цилиндре двигателя.
3 Лист. Продольный разрез
На листе изображен продольный разрез двигателя. В конструкцию остова входит блок-картер, изготовленный из алюминия. Коленчатый вал – подвесной, крепится прижимами коренных подшипников, установленных в картере. Коленчатый вал состоит из 4 шатунных и 5 коренных шеек. Были выполнены тепловой и динамический расчет двигателя, в результате которых определены основные параметры двигателя и нагрузки на детали цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма. В результате выполнения этого расчета были получены следующие показатели проектируемого двигателя:
- Мощность 85 кВт.
- Удельный эффективный расход водорода 65 г/кВт·ч;
- Среднее эффективное давление 0,81 МПа.
- Индикаторный КПД 52 %.
В связи со значительным увеличением мощности и нагрузок на детали кривошипно-шатунного механизма выполнены расчеты основных деталей двигателя на прочность, подтверждающие работоспособность деталей в проектируемом двигателе.
4 Лист. Индикаторные диаграммы.
Показана индикаторная диаграмма (в системе координат P-V) двигателя, диаграммы силы давления газов, удельной силы инерции, удельной суммарной силы (в системе координат P-φ), а также диаграммы сил: действующей вдоль шатуна, действующей вдоль кривошипа, нормальной силы N, удельной тангенциальной силы Т, суммарного крутящего момента на вале отбора мощности. Также показана круговая диаграмма фаз газораспределения.
5 Лист. Графики к динамическому расчету
Как показал динамический расчет, наиболее нагруженной шейкой коленвала является шейка № 4. По результатам теплового и динамического расчета, приведенным на листах 4 и 5, были выполнены прочностные расчеты. Выполненные расчеты подтвердили работоспособность деталей двигателя. Результаты расчетов приведены в пояснительной записке.
6 Лист. Установка двигателя на автомобиль
Располагается двигатель под капотом, в передней части автомобиля, привод ведущих задних колес производится через коробку передач и карданный вал.
7 Лист. Система питания водородом
На листе показан анализ систем для подачи водорода в цилиндр. Для автомобильных двигателей, работающих на водороде, одним из важных вопросов является правильный выбор способа хранения водорода на борту автомобиля. Фирмы BMW (автомобиль BMW-745h) и Mazda на своих автомобилях хранят водород в криогенном состоянии, а фирма Daimler-Benz – в металлогидридах (автомобиль «Мерседес-Бенц 280 ТЕ»). Водород на автомобиле может храниться как в металлогидридном накопителе, так и в криогенном баке в сжиженном состоянии. В проектируемом двигателе водород хранится в криогенном баке в сжиженном состоянии при температуре не выше – 253 С. Для контроля за давлением и запасом водорода баки снабжаются датчиками, а для регулирования интенсивности расхода – подогревателями, для работы которых используется электроэнергия или теплота отработанных газов.
На листе дипломного проекта показана схема криогенного бака для хранения водорода, а также схема питания двигателя сжиженным водородом и конструкция разработанного низкотемпературного насоса.
8 Лист. Характеристики
На листе показаны скоростные характеристики базового двигателя и двигателя, работающего на водороде; также приведено сравнение тяговых характеристик автомобиля до и после модернизации. Видно значительное улучшение показателей двигателя и автомобиля.ё
9 Лист. Операции технического обслуживания
Приведена таблица операций технического обслуживания базового и модернизированного двигателей. Ряд операций технического обслуживания двигателя, работающего на водороде, необходимо выполнять реже, чем для двигателя, работающего на бензине. Например, замену масла и промывку системы смазки двигателя.
10 Лист. Технологическая часть.
В технологической части проекта подробно разработаны технологические процессы сборки двигателя и сборки масляного насоса.
11 Лист. Экономика.
На листе экономики приведены технико-экономические показатели базового и проектируемого двигателя. В результате конструктивных изменений на спроектированном двигателе была увеличена мощность и снижен удельный расход топлива. Себестоимость и оптовая цена двигателя возросли, удельные затраты на топливо возросли; затраты на масло, на текущий и капитальный ремонт снизились; затраты на эксплуатацию вследствие увеличения мощности по сравнению с двигателем-прототипом уменьшились значительно.
Годовой экономический эффект на 1 двигатель составляет 67 тыс. руб.
Модернизация авто - Чертежи
1. Записка пояснительная;
2. Графическая часть:
- лист 1 Поперечный разрез двигателя ГАЗ-3102;
- лист 2 Продольный разрез двигателя ГАЗ-3102;
- лист 3 Графики к тепловому расчету;
- лист 4 Графики к динамическому расчету;
- лист 5 Установка двигателя;
- лист 6 Графики скоростных и тяговых характеристик;
- лист 7 Операции технического обсл;
- лист 8 Схема сборки двигателя;
- лист 9 Схемы подачи водорода в цилиндр;
- лист 10 Криогенный бак и схема питания водородом;
- лист 11 Расчет экономических показателей;
Чертежи выполнены в программе "Компас".
Цена дипломной работы 6440 ₽
КУПИТЬ ДИПЛОМНУЮ РАБОТУ |