разработка турбокомпрессора 4-х тактного дизельного двигателя

Принимаем и .; Окружная скорость колеса [1, с. 17]:; Величина лежит в пределах , что допустимо.Частота вращения ротора [1, с. 17]:; Частота вращения ротора лежит в пределах , что допустимо.Осевая составляющая скорости на входе в колесо компрессора [1, с. 17]:где - коэффициент стеснения на входе в колесо, .Принимаем .; Окружная скорость на диаметре [1, с. 17]:; Угол потока на входе в колесо [1, с. 17]:; Величина лежит в пределах , что в пределах допустимого.Угол лопатки на входе в колесо [1, с. 17]:где i – угол атаки, .Принимаем .; Температура воздуха на входе в колесо [1, с. 17]:где - скорость потока в подводящем патрубке, .Принимаем .; Давление воздуха на входе в колесо [1, с. 18]:где - показатель политропы, .; Окружная составляющая абсолютной скорости воздуха на выходе из колеса [1, с.18 ]:; Радиальная составляющая абсолютной скорости на выходе из колеса [1, с. 18]:Принимаем 1.07.; Угол абсолютной скорости на выходе из колеса [1, с. 18]:; Абсолютная скорость на выходе из колеса [1, с. 18]:; Температура воздуха за колесом [1, с. 18]:; Давление воздуха за колесом [1, с. 18]:где - адиабатический КПД процесса сжатия в колесе, .Принимаем .; Плотность воздуха за колесом [1, с. 18]:; Высота лопатки на выходе из колеса [1, с. 18]:где - коэффициент стеснения потока на выходе из колеса, .Принимаем .; Величина равна 5…9мм, что входит в пределы.Относительная высота лопатки [1, с. 18]:; Ширина безлопаточного диффузора [1, с. 18]:; ; ; ; Радиальная составляющая скорости на входе в диффузор [1, с. 19]:; Диаметр, соответствующий точке перехода от наклонной передней стенки к параллельным стенкам [1, с. 19]:где - радиальный зазор между колесом и корпусом, . - угол наклона передней стенки, .; Наружный диаметр безлопаточного диффузора [1, с. 19]:где - относительная величина наружного диаметра диффузора, .Принимаем .; Окружная составляющая абсолютной скорости воздуха на выходе из безлопаточного диффузора [1, с. 19]:; Радиальная составляющая скорости [1, с. 19]:; Скорость воздуха на выходе из диффузора [1, с. 19]:; Температура воздуха на выходе из диффузора [1, с. 19]:; Давление воздуха на выходе из диффузора [1, с. 19]:где - адиабатический КПД диффузора компрессора, .Принимаем .; Плотность воздуха на выходе из диффузора [1, с. 19]:; Диаметр выходного патрубка [1, с. 19]: ; Для компрессоров автотракторных двигателей , что ходит в допустимые пределы.Температура воздуха на выходе из компрессора [1, с. 20]:где - скорость потока в выходном патрубке, .Принимаем .; Давление воздуха на выходе из компрессора [1, с. 20]:где - адиабатический КПД улитки, .Принимаем .; Плотность воздуха на выходе из компрессора [1. с. 20]:; Степень повышения давления, полученная в результате расчета [1, с. 20]:; Адиабатический напор в компрессоре [1, с. 20]:;Полный напор в компрессоре [1, с. 20]:; Адиабатический КПД компрессора [1, с. 20]:;Определяем погрешность расчета колеса компрессора:; Допускается отклонение до 3% значения от величины принятой для расчета. Так как значение входит в допустимый предел, то расчет считаем удовлетворительным.7.2 Расчет турбиныКПД турбокомпрессора [1, с. 22]:где - мощностной КПД турбины, . - механический КПД компрессора, .Принимаем , .; Адиабатический напор, срабатываемый в турбине [1, с. 22]:; Относительный адиабатический перепад температур в турбине[1, с. 22]:где - показатель адиабаты для газов, ; - газовая постоянная выпускных газов, .Принимаем .; Температура газов на выходе из турбины [1, с. 22]:; Степень расширения газов в турбине [1, с. 22]:; Давление газов перед турбиной [1, с. 23]:; Плотность газов перед турбиной [1, с. 23]:; Окружная скорость колеса турбины [1, с. 23]:где .; Теоретическая скорость газов [1, с. 23]:; Относительная величина окружной скорости [1, с. 23]:; Для турбин автотракторных двигателей , что входит в допустимые пределы.Плотность газов на выходе из турбины [1, с. 23]:; Степень реактивности турбины [1, с. 23]:где - коэффициент скорости в безлопаточном направляющем аппарате, ; - угол абсолютной скорости потока на входе в колесо, .Принимаем .; Для центростремительных турбин степень реактивности лежит в пределах , что лежит в допустимых пределах.Адиабатический напор, срабатываемый в безлопаточном направляющем аппарате турбины [1, с. 23]:; Скорость газов на выходе из безлопаточного направляющего аппарата [1, с. 23]:; Наружный диаметр щелевого конфузора [1, с. 23]:где - относительная радиальная протяженность щелевого конфузора, .Принимаем .; Скорость газов на входе в щелевой конфузор [1, с. 24]:; Радиальная составляющая скорости газов на входе в щелевой конфузор [1, с. 24]:; Окружная составляющая скорости газов на входе в щелевой конфузор [1, с. 24]:; Адиабатический напор, срабатываемый в улитке безлопаточного направляющего аппарата при адиабатическом расширении [1, с. 24]:; Температура газов на выходе из улитки безлопаточного направляющего аппарата при адиабатическом расширении [1, с. 24]:; Давление газов на выходе улитки безлопаточного направляющего аппарата [1, с. 24]:; Действительная температура газов на выходе из улитки безлопаточного направляющего аппарата [1, с. 24]:; Плотность газов на выходе из улитки безлопаточного направляющего аппарата [1, с. 24]:; Площадь сечения улитки на входе в нее [1, с. 24]:; Величина лежит в пределах , что входит в допустимые пределы.Ширина щелевого конфузора [1, с. 25]:; Высота лопатки колеса турбины на входе [1, с. 25]:где - разность между высотой лопатки и шириной щелевого конфузора, .; Для турбин автотракторных двигателей величина , что входит в допустимые пределы.Диаметр колеса турбины на выходе [1, с. 25]:где - степень радиальности турбины, .Принимаем .; Осевая скорость газов на выходе из колеса [1, с. 25]:где - коэффициент стеснения потоков на выходе из колеса турбины, .Принимаем .; Угол относительной скорости на выходе из колеса (на среднем диаметре) [1, с. 25]:; Угол лопатки на выходе из колеса [1, с. 25]:где i – угол атаки, .Принимаем .; Величина угла , что входит в рекомендуемые пределы.Угол лопатки на диаметре [1, с. 25]:; Величина угла , что входит в рекомендуемые пределы.8 Предложения по улучшению конструкций ТКРУлучшение температурной отдачи двигателя - одна из важнейших задач впроцессе модернизации двигателей внутреннего сгорания. В этой связи оченьперспективным является турбокомпаунд. Поэтому многиепроизводители двигателей работают в этом направлении; особенно это касаетсядизельных двигателей с рабочим объемом от 10 до 20 л.Принцип работы турбокомпаунда состоит в том, что отработавшие газы сначалаприводят в действие одну турбину, а при выходе из нее - другую турбину, а затемуже отводятся в выхлопную трубу. Вторая турбина не приводит в действиекомпрессор, а помогает вращать коленвал двигателя через гидромуфту ишестеренчатый редуктор. Турбокомпаунд имеет хорошие перспективы,поскольку энергия отработавших газов будет снова приноситьпользу. Вторая турбина дополнительно снижает температуру отработавших газовпримерно на 100°С.Турбокомпаунд уже используется в серийных двигателях концерна Scania.Сжатие воздуха механическим компрессором. В последнее время снова возрос интерес автопроизводителей к сжатию воздухамеханическими системами (объемными компрессорами).Сжатие воздуха при помощи механических систем - это альтернативатурбокомпрессорам для небольших двигателей.Компрессоры, работающие по объемному принципу, работают с внутреннейкомпрессией или без нее. Среди компрессоров с внутренней компрессиейимеются, к примеру, всасывающие насосы-компрессоры, винтовые ис перегородкой. Примером компрессора без внутренней компрессии являетсякомпрессор Roots.Все вышеописанные компрессоры, работающие на объемном принципе, обладаютобщими характернымиособенностями, которые можно проанализировать, сравнивая их с диаграммойработы компрессора Roots.ЗаключениеКурсовой проект выполнен на тему: «Разработать турбокомпрессор для дизельного двигателя (турбинная часть) для дизеля мощностью Ne=140 кВт при п=1300 мин »В проекте дано описание конструкции и краткой характеристики двигателя-прототипа, приведены расчеты:1. Тепловой расчет.2. Расчет теплового баланса.3. Расчет скоростных внешних характеристик.4. Систем ТКР5. Прочностные расчеты деталей.В курсовом проекте также даны предложения по улучшению конструкции системы ТКР.В графической части проекта выполнен сборочный чертеж ТКР и рабочие чертежи его деталей.ЛитератураАбрамович Г. Н. «Прикладная газовая динамика». – М.: Наука, 1976г.Круглов М. Г., Меднов А. А. «Газовая динамика комбинированных двигателей внутреннего сгорания» - М.: Машиностроение, 1988г.Симсон Л. Э. «Турбонаддув высокооборотных дизелей» - М.: Машиностроение, 1976г.«Тракторные Дизели»: Справочник/ под ред. Взорова Б. А. – М.: Машиностроение, 1981г.Методические указания по курсу «Автотракторные двигатели». Разработал М.Ф. Чеповский. Тюм ГНГУ. 1995. 37с.Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и 2. комбинированных двигателей. Учебник для втузов по специальности«Двигатели внутреннего сгорания» / Вырубов Д.Н., Иващенко Н.А., Ивин В.И. и др.; Под ред. Орлина А.С., Круглова. М.Г. - 4-е изд., перераб. и доп. - М: «Машиностроение», 1983. - 372с.Теория двигателей внутреннего сгорания. Под ред. проф. д-ра техн. наук Дьяченко Н.Х. Л.: «Машиностроение», 1974. - 552с.Хачиян А.С., Морозов К.А., Луканин В.Н. Двигатели внутреннего сгорания: Учебник для вузов. - М.: «Высшая школа», 1978. - 280с.Расчёт автомобильных и тракторных двигателей: Учебное пособие для вузов./ А.И. Колчин, В.П. Демидов - 3-е изд. перераб. и доп. - М: Высш. шк., 2002. - 496 с.Ховах М.С. конструирование узлов и деталей машин. / В.М. Архангельский, М.М. Вихерт, А.Н. Воинов, Ю.А. Степанов, В.И. Трусов, М.С. Ховах. - М.: Изд-во «Машиностроение», 1977. - 592 с.Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование и расчёт на прочность поршневых и комбинированных двигателей: Учебное пособие для вузов./ А.С. Орлин, В.П. Круглова - 4-е изд. перераб. и доп. - М: Машиностроение, 1984. - 384 с.