МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по проведению практических

Кафедра автомобильного транспорта
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по проведению ПРАКТИЧЕСКИХ занятий
по дисциплине
«КОНСТРУКЦИЯ И ОСНОВЫ РАСЧЕТА
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК»
для студентов очного и заочного обучения
Направление подготовки
190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и
комплексов»
Методические указания
по проведению практических занятий по дисциплине «Конструкция и
основы расчета энергетических установок »
I. Общие положения
Целью изучения дисциплины «Конструкция и основы расчета
энергетических установок» является:
• изучение конструкции силовых агрегатов транспортных и
технологических машин, автомобилей и тракторов, их основных
механизмов и систем;
• выполнение эксплуатационных, проектных и конструкторских
расчетов
основных
механизмов
и
систем
силовых
агрегатов
транспортных и технологических машин;
• формирование знаний и умений выполнения расчета и
проектирования основных механизмов и систем силовых агрегатов
транспортных и технологических машин с учетом условий эксплуатации.
К основным задачам относятся:
выработка знаний, умений и навыков по выполнению расчета агрегатов
и систем двигателей транспортных и технологических машин;
изучение нормативно-расчетной документации и выработка навыков по ее
применению при эксплуатации и ремонте транспортных и технологических
машин;
ознакомление с альтернативными энергетическими установками
транспортных и технологических машин.
В результате освоения дисциплины студент должен знать:
области
применения
силовых
агрегатов
транспортных
и
технологических машин, их составных частей, основных механизмов и
систем;
методы выполнения расчета и конструирования основных механизмов
и систем силовых агрегатов транспортных и технологических машин с
учетом условий эксплуатации.
Студент должен уметь:
разрабатывать техническую документацию, предложения
и мероприятия по осуществлению ремонта и сервисного обслуживания
основных механизмов и систем силовых агрегатов транспортных и
транспортно-технологических машин;
использовать специальную нормативную литературу, справочники,
стандарты, нормали;
осуществлять поиск оптимальных решений с учетом требований к
уровню качества, надежности
II. Содержание практического раздела дисциплины
(модуля)
Практические занятия
ВВЕДЕНИЕ
В современном мире много различных двигателей, но в настоящее время
самым распространенным и доступным является двигатель внутреннего
сгорания (ДВС).
Современные двигатели колесных и гусеничных машин представляют
собой сложные технические устройства, воплотившие в себе многие
достижения науки и инженерной мысли. Но развитие конструкторской
мысли не стоит на месте, а совершенствуется, как в самих машинах, так и в
их силовых установках, что невозможно без глубоких знаний конструкции
техники и процессов, сопровождающих ее работу. Глубокие знания
конструкции и основ расчета двигателей, становятся особенно необходимы в
настоящее время, когда при непрерывном усложнении автомобильной
техники не только возрастают требования к её надежности и долговечности,
но и наблюдается резкий рост техники в количественном отношении, причем
создаются и разрабатываются специальные образцы колесных и гусеничных
машин, предназначенных для использования в различных регионах страны и
не только. Изучение принципов, лежащих в основе конструирования
двигателей, необходимо не только конструкторам и исследователям,
создающим силовые установки, но и тем, кто в дальнейшем будут
эксплуатировать силовые установки.
Исходя из особенностей условий эксплуатации колесной и гусеничной
техники, к двигателям выдвигаются ряд требований, которые оказывают
определенное влияние на конструкцию отдельных систем и механизмов, а
иногда и самого двигателя в целом.
Требования, предъявляемые к конструкции двигателя:
 иметь достаточно высокий запас мощности, с тем, чтобы обеспечить
высокие динамические качества машины (разгон, максимальную и
среднюю скорость);
 быть высокоэкономичным;
 легко запускаться и быстро выходить на рабочие режимы в любых
условиях;
 обладать
высокой
эксплуатационной
надежностью
при
минимальных затратах сил и средств, а также времени на
обслуживание;
 иметь большой срок службы;
 не
создавать
существенных
помех
работе
различной
радиоэлектронной аппаратуры.
Поэтому наряду с изучением курса конструкция и основы расчета
энергетических установок
в учебных планах предусматривается
обязательное выполнение студентами контрольной работы по расчету
элементов и систем ДВС. Контрольная работа способствует закреплению,
углублению и обобщению теоретических знаний, а также применению этих
знаний к комплексному решению конкретной задачи по исследованию и
расчету ДВС; оно развивает у студента творческую инициативу и
самостоятельность, повышает его интерес к изучению дисциплины и
прививает некоторые навыки научно-исследовательской работы.
Практическая работа 1
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ
Цель работы: приобретение практических навыков по определению
основных параметров двигателя.
1.1. Разработка двигателя
Создание двигателей представляет собой очень сложный и трудоемкий
процесс, связанный с необходимостью решения целого ряда технических
проблем конструктивного и производственного характера.
Процесс проектирования начинается с разработки и выдачи
технического задания.
На основе задания составляется эскизный проект с применением
необходимых графических и расчетных материалов. После утверждения
эскизного проекта и внесения в него необходимых изменении
разрабатывается технический проект. Завершающим этапом разработки
является испытание и доводка опытных образцов, и сдача в процессе
приемно-сдаточных испытаний
1.2. Определение потребной мощности двигателя
Ориентировочное значение мощности проектируемого двигателя могут
быть получены, исходя из удельной мощности двигателя, приходящейся на
одну тонну собственного веса машины [1].
Ne=0,001NG Gm , л.с,
где NG -удельная мощность машины, л.с./т; Gm – собственная масса
машины, кг.
1.3. Выбор конструктивных параметров двигателя
Основные размеры двигателя (D- диаметр цилиндра; SП- ход поршня; Rрадиус кривошипа; L- длина шатуна) определяются исходя из выбранных
значений соответствующих параметров и значений среднего эффективного
давления, полученного обычно путем теплового расчета.
Число и расположение цилиндров – количество определяется рабочим
объемом двигателя и оптимальными с точки зрения ориентации и
протеканием рабочего процесса размерами его одного цилиндра.
Рабочий объем двигателя определяется [2]:
VЛ 
N е  30 
, л,
Рi  n
где Nе – эффективная мощность, кВт; τ – тактность двигателя
(принимается); Pi – среднее эффективное давление, МПа ; n- максимальное
число оборотов двигателя, об/мин.
Ход поршня определяется [3]:
SП = VПср.· 30 / n, м,
где VПср.– средняя скорость поршня, м/с; n – обороты двигателя, об/мин.
Диаметр цилиндра определяется [3]:
D=
  VЛ
, м,
  SП i
где τ – тактность двигателя (принимается); VЛ – рабочий объем двигателя,
м3; SП – ход поршня, м; i – число цилиндров (принимаем) [4]:
- для карбюраторных двигателей при рабочем объеме Vh≤3л обычно
число цилиндров i=4, при Vh=3-5л; i=6 и в некоторых случаях i=8 при
Vh≥5л; i=8;
- в дизелях при Vh≤7л i=4, при Vh=12 -20 i=8 при Vh>20 i=12.
Отношение хода поршня к диаметру цилиндра определяется:
= SП /D .
Для современных моделей двигателей автотракторного типа значения
величины  равны:
- для карбюраторных двигателей – 0,70 – 1,0;
- для дизелей средней быстроходности – 1,0 – 1,4;
- для быстроходных дизелей – 0,75 – 1,05.
Радиус кривошипа:
R = SП /2 , мм.
Длина шатуна:
L = R / λ , мм,
где λ = 0,257 – принимается из соотношения = R/ L = 0,21…0,30 [2].
Практическая работа 2
НЕПОДВИЖНЫЕ ЧАСТИ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО
МЕХАНИЗМА
Цель работы: приобретение практических навыков по расчету
неподвижных частей кривошипно-шатунного механизма.
2.1 Расчет гильзы [2] c. 272-275.
2.2. Определение параметров головки блока цилиндров [2] c. 276-277.
2.3. Расчёт шпилек головки цилиндров [2] c. 277-281.
Практическая работа 3
ПОДВИЖНЫЕ ЧАСТИ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО
МЕХАНИЗМА
Цель работы: приобретение практических навыков по расчету
подвижных частей кривошипно-шатунного механизма.
3.1. Определение параметров поршня [2] c. 204-206.
3.2. Расчет поршневого пальца [2] c. 216-219.
3.3. Определение параметров шатуна [2] c. 222, [4] c. 52-54.
3.4. Определение параметров шатунных болтов [4] c. 55-56.
3.5. Определение параметров коленчатого вала [4] c. 57-62.
3.6. Компоновка кривошипно-щатунного механизма на продольном разрезе
[4] c. 68-72.
Практическая работа 4
КОНСТРУКЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ДЕТАЛИ МЕХАНИЗМА
ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ
Цель работы: приобретение практических навыков по выбору
параметров деталей механизма газораспределения.
4.1. Клапаны [4] c. 73-78.
4.2. Сёдла клапанов [4] c. 78-79.
4.3. Направляющие втулки [4] c. 79-82.
4.4. Клапанные пружины [4] c. 82-84.
4.5.Коромысла (Рис. из [2] c.287), [4] c. 85-86.
4.6.Толкатели [4] c. 86-87.
4.7. Распределительный вал [4] c. 88-90.
Практическая работа 5
РАСЧЕТ СИСТЕМ ДВИГАТЕЛЯ
Цель работы: приобретение практических навыков по расчету
двигателя.
5.1. Система смазки (схема из [4] c. 96), [2] c. 361-364.
5.2. Система охлаждения (схема из [5] c. 55).
5.2.1. Расчет водяного насоса [2] c. 374-377.
5.2.2. Расчет поверхности охлаждения водяного радиатора [2] c. 378-380.
5.2.3. Расчет вентилятора системы охлаждения [2] c. 381-383.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Стуканов В.А. Основы теории автомобильных двигателей и автомобиля:
Учебное пособие.- М.: ФОРУМ: ИНФРА - М, 2005.- 368 с.
2. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных
двигателей: Учебное пособие для вузов.- М.: Высш. школа. 1980. – 400 с.
3. Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных
двигателей.- М.: Колос, 1984.- 335 с.
4. Степанов В.М. Конструкция и расчет двигателя внутреннего сгорания:
Учебное пособие для студентов специальности 230100.02 / В.М. Степанов,
Югорский государственный университет, 2009.- 100 с.
5. Вишняков Н.Н., Вахламов В.К., и др. Автомобиль. Основы конструкции.М.: Машиностроение, 1976.- 296 с.