Разработка конструктивных мероприятий для обеспечения рабочей температуры силового агрегата модернизированных машин

Введение 3
1 Анализ существующих систем охлаждений двигателей 5
1.1 Функции системы охлаждения двигателя автомобиля 5
1.2 Виды систем охлаждения двигателя 6
1.2.1 Жидкостная система охлаждения 7
1.2.2 Комбинированная (гибридная) система охлаждения 8
1.2.3 Воздушная система охлаждения 9
1.3 Существующие технические предложения по обеспечению теплового баланса 11
1.4 Цель и задачи работы 21
2 Конструкторский раздел 23
2.1 Тепловой расчет силовой установки на ВАЗ 2106 23
2.1.1 Определение параметров рабочего тепла 23
2.1.2 Процесса впуска 26
2.1.3 Процесс сжатия. 29
2.1.4 Процесс сгорания 30
2.1.5 Процесс расширения и выпуска 34
2.1.6 Показатели работы цикла 34
2.1.7 Основные размеры цилиндра и двигателя 37
2.1.8 Теловой баланс силовой установки 38
2.2 Расчёт элементов системы охлаждения силовой установки 45
2.2.1 Водяной насос 45
2.2.2 Радиатор 47
2.2.3 Вентилятор 48
2.3 Описание предлагаемых конструктивных изменений 49
3 Безопасность жизнедеятельности 56
3.1 Меры предосторожности при работе с системой охлаждения 56
3.2 Требования к экипировке 59
3.3 Требования к конструкции автомобиля 59
3.4 Меры для обеспечения безопасности при проведении соревнований 60
Заключение 61
Список использованных источников 62
Приложение А-Е 64

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы исследования. В русском энциклопедическом словаре автомобиль определяется как транспортное средство (т.е. подвижный, легко перемещаемый), в основном колесное, приводимое в движение собственным двигателем (внутреннее сгорание, электрическое или паровое). Актуальность данной темы связана с тем, что возможны ситуации, когда серийный автомобиль необходимо использовать в нештатных ситуациях. При этом разработка «с нуля» новой модели автомобиля нерентабельно, поэтому стоит рассмотреть возможность доработки серийного автомобиля, модернизацию автомобиля на примере подготовки к соревнованиям по автогонкам. В данной работе доработка рассматривается как средство улучшить характеристики серийного автомобиля, с помощью внесения изменений в систему охлаждения силовой установки. С возможностью улучшить работу всей автомобильной промышленности за счет целенаправленной модернизации серийных автомобилей связана и практическая значимость данной работы. Для решения этих вопросов в качестве примера рассмотрим организацию внесения изменений ВАЗ-2106, а также выделим требования безопасности к автомобилю, которые необходимо обеспечить согласно Техническому регламенту.
Актуальность рассматриваемого вопроса для выбранной темы заключается в том, что двигатель работает как можно дольше благодаря системе охлаждения (а не только). Система охлаждения также способствует минимальному износу силовой установки.
Для проекта было взято транспортное средство, находящееся на кафедре Политехнического института Сибирского Федерального Университета, транспортных и технологических машин ВАЗ 2106, которое с целью подготовки к особым и экстремальным условиям эксплуатации и участия в соревнованиях по автогонкам было произведена модернизация силового агрегата методом форсирования. После форсирования силовой установки был нарушен тепловой баланс, что привило к выходу из строя силового агрегата, таким образом нам нужно проанализировать существующие и имеющиеся системы охлаждения.
Система охлаждения предназначена для принудительного отвода от деталей двигателя лишнего тепла и передачи его окружающему воздуху. Благодаря этому создается определенный температурный режим, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается. Тепло в двигателях отводится двумя способами: жидкостью (жидкостная система охлаждения) или воздухом (воздушная система охлаждения). Эти системы поглощают 25 — 35 % тепла, выделяющегося во время сгорания топлива. Температура охлаждающей жидкости, находящейся в головке блока цилиндров, должна быть равна 80 —95 0С. Такой температурный режим наиболее выгоден, обеспечивает нормальную работу двигателя и не должен изменяться в зависимости от температуры окружающего воздуха и нагрузки двигателя. Температура в течение рабочего цикла двигателя изменяется от 80—120 °С (минимальная) в конце впуска до 2000 —2200 °С (максимальная) в конце сгорания смеси.
Если двигатель не охлаждать, то газы, имеющие высокую температуру, сильно нагревают детали двигателя, и они расширяются. Масло на цилиндрах и поршнях выгорает, их трение и износ возрастают, а от чрезмерного расширения деталей происходит заклинивание поршней в цилиндрах двигателя, и двигатель может выйти из строя. Чтобы избежать отрицательных явлений, вызываемых перегревом двигателя, его необходимо охлаждать.
Однако чрезмерное охлаждение двигателя вредно отражается на его работе. При переохлаждении двигателя на стенках цилиндров конденсируются пары топлива (бензина), смывая смазку, разжижают масло в картере. В этих условиях происходит интенсивный износ поршневых колец, поршней, цилиндров и снижается экономичность и мощность двигателя. Нормальная работа системы охлаждения способствует получению наибольшей мощности, снижению расхода топлива и увеличению срока службы двигателя без ремонта.
После анализа нужно провести тепловой баланс покажет на сколько изменился температурный режим после чего можно будет предложить конструктивные изменения для регулирования теплового баланса для штатной работы модернизированного силового агрегата, но, чтобы рассчитать тепловой баланс нужно сделать тепловой расчёт.
Тепловой расчет нужен с целью предварительного определения индикаторных показателей рабочего цикла и эффективных показателей проектируемого двигателя. По заданной номинальной мощности и результатам теплового расчета. Выполнение теплового расчета при разных исходных данных позволяет оценить влияние на работу двигателя различных конструктивных и эксплуатационных факторов, что в совокупности с результатами экспериментальной доводки опытных образцов позволяет разработать рациональную конструкцию силового агрегата.
Объектом исследования является система охлаждения силовой установки легкового автомобиля ВАЗ 2106.
Предметом исследования являются возможные конструктивные мероприятия для обеспечения рабочей температуры силового агрегата модернизированных машин
Целью бакалаврской работы является:
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
1) Проанализировать существующие системы охлаждения силовой установки автомобиля.
2) Произвести расчёт теплового баланса силовой установки ВАЗ 2106.
3) Произвести расчёт системы охлаждения силовой установки ВАЗ 2106.
4) Разработать рекомендации по модернизации системы охлаждения легкового автомобиля.
5) Рассмотреть основы безопасной работы с системой охлаждения.
Методы исследования. В решении поставленных задач были использованы методы анализа научной литературы и теоретического обобщения, методы статистического анализа, синтеза, наблюдения, метод проектной разработки.
Теоретическая значимость исследования определяется сбором и систематизацией, а также расширением и уточнением научных данных, теоретических материалов в области модернизации системы охлаждения двигателя легкового автомобиля.
Практическая значимость исследования определяется проведенным анализом и обобщением практических материалов, касающихся системы охлаждения двигателя легкового автомобиля и ее модернизацией, что в дальнейшем возможно использовать на практике.
Теоретической базой исследования являются труды В.М. Архангельского, М.М. Вихерта, А.Н. Войнова, Ю.А. Степанова, В.И. Трусова, М.С. Ховах, и других авторов.
Работа состоит из введения, трёх глав, заключения, приложения А-Е, и списка использованных источников.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Анализ существующих систем охлаждений двигателей

1.1 Функции системы охлаждения силовой установки автомобиля

Системы охлаждения силовой установки внутреннего сгорания, была создана с целью отвода тепла от нагретых деталей мотора с помощью охлаждения среды (жидкости, газа или того и другого вместе) для сохранения рабочего теплового баланса в двигателе и защиты его от перегрева независимо от условий эксплуатации.
Кроме основной функции в виде отвода тепла от мотора, система охлаждения двигателя выполняет и другие задачи:
1. Охлаждения смазывающих жидкостей в автоматических коробках передач; Охлаждения выхлопных газов в системе рециркуляции отработавших газов; Охлаждения воздуха в системе турбонаддува;
2. Охлаждения систем смазки двигателя;
3. Нагрева воздуха в системе отопления и кондиционирования.
Выход из строя или низкая эффективность работы системы охлаждения ведет к повышенному износу и выходу из строя силовой установки и её деталей. Рабочая температура современных бензиновых силовых установок составляет 100-120°C (или 70-90°C для дизельных моторов), а с учетом облегченных конструкций нынешних моторов и увеличенной мощностью по отношению к объему даже кратковременный перегрев гарантирует мгновенную или очень скорую поломку двигателя. Поэтому правильная работа системы охлаждения в современных автомобилях является гарантом работоспособности и ресурса силовой установки.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Интернет портал «Колёса.ру» [Электронный ресурс]: Температурное самоубийство: зачем современные моторы обречены на перегрев. URL: https://www.kolesa.ru/article/temperaturnoe-samoubijstvo-zachem-sovremennye-motory-obrecheny-na-peregrev (дата обращения: 28.02.2022).
2 Интернет портал «Студ.Реф.» [Электронный ресурс]: Тепловой баланс двигателя. Назначение и классификация систем охлаждения. URL: https://studref.com/350782/tehnika/sistema_ohlazhdeniya (дата обращения: 29.02.2022).
3 Маслов М.П. Качество ремонта автомобилей. - М.: Транспорт, 1989
4 Интернет-портал Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. [Электронный ресурс]: «Межгосударственный Стандарт Жидкости. Охлаждающие, незамерзающие. Общие технические условия». URL: https://docs.cntd.ru/document/1200020221 (дата обращения: 29.02.2022).
5 Интернет-портал Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. [Электронный ресурс]: «Межгосударственный Стандарт. Жидкость, охлаждающая низкозамерзающая». URL: https://docs.cntd.ru/document/1200019619 (дата обращения: 30.02.2022).
6 Интернет-портал Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. [Электронный ресурс]: «Межгосударственный Стандарт Жидкости. Охлаждающие, незамерзающие. Общие технические условия». URL: https://docs.cntd.ru/document/1200020221 (дата обращения: 29.02.2022).
7 Интернет-портал Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. [Электронный ресурс]: «Межгосударственный Стандарт. Жидкость, охлаждающая низкозамерзающая». URL: https://docs.cntd.ru/document/1200019619 (дата обращения: 30.02.2022).
8 Интернет-портал AutoDoc.Ru. [Электронный ресурс]: «Технические статьи. Система охлаждения двигателя». URL: https://autodoc24.ru/glavnaya/sistema-ohlazhdeniya-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya-avtomobilya-vidy-ustrojstvo-neispravnosti-2/ (дата обращения: 01.03.2022).
9 Интернет-портал SenSyS Инжиниринговый центр. [Электронный ресурс]: «Технические статьи. Система охлаждения двигателя». URL: https://pro-sensys.com/info/articles/obzornye-stati/sistema-okhlazhdeniya-dvigatelya/ (дата обращения: 01.03.2022).
10 Ю.И. Боровских. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей. URL: https://studopedia.info/4-55377.html
11 Власов В.М. и др. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 480 с. Учебник для студ. учреждений сред. проф. образованияМ.В. Графкина. Охрана труда т основы экологической безопасности.
12 А.А. Геленов. Автомобильные эксплуатационные материалы Автомобильные эксплуатационные материалы. Учебник
13 В.С. Кланица. Охрана труда на автомобильном транспорте. (Учебное пособие)
14 В.Г. Крамаренко. Техническое обслуживание автомобилей.
15 Ю.Т. Чумаченко. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей.

Весь текст будет доступен после покупки