МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКА»

 

 

Омск • 2012

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)»

 

Кафедра «Теплотехника и тепловые двигатели»

 

Методические указания к курсовой работе

по дисциплине «Транспортная энергетика»

 

 

Составитель: П.И. Домань

 

 

Омск

СибАДИ

УДК

ББК

 

 

Рецензент канд. техн. наук, доц. Ю.А. Буров

 

 

Работа одобрена научно-методическим советом направления 190700.62 в качестве методических указаний.

 

 

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Транспортная энергетика»: данные методические указания предназначены для студентов всех форм обучения направления 190700 «Технология транспортных процессов», профиль «Организация и безопасность движения», профиль «Организация перевозок на автомобильном транспорте» /сост. П.И. Домань. – Омск: СибАДИ, 2012. – 34с.

 

 

В методических указаниях рассмотрены объем и содержание курсовой работы, методика выполнения курсовой работы, правила оформления пояснительной записки и графической части курсовой работы.

 

Табл. 5. Ил. 2. Прил. 5. Библиогр.: 2 назв.

 

 

© ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………..………………………..
1. ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ ….……………………..
2. ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ ……………….…..
3. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ ……………………..
3.1. Технико-экономическое обоснование ………………………………
3.2. Тепловой расчет двигателя...………………………………………...
3.3. Параметры рабочего тела …...……………………………………….
3.4. Параметры процесса впуска...………………………………………
3.5. Параметры процесса сжатия …...……………………………………
3.6. Параметры процесса сгорания ………………………………………
3.7. Параметры процесса расширения и выпуска …...………………….
3.8. Индикаторные параметры рабочего цикла …………………………
3.9. Эффективные показатели двигателя..………………………………
3.10. Основные размеры цилиндра и двигателя ………………………..
4. ОФОРМЛЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ………………………………….
4.1. Построение индикаторной диаграммы ……………………………..
4.2. Внешняя скоростная характеристика ………..……………………..
5. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЕКТИРУЕМОГО ДВИГАТЕЛЯ И ПРОТОТИПА ………………………………………………….
6. ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ ……………………………………..
7. ЗАЩИТА КУРСОВОЙ РАБОТЫ ……………………………………………
Библиографический список ……………………………………………………..
Приложение 1. Технические характеристики двигателей ………………….…
Приложение 2. Номограмма для определения показателя адиабаты сжатия К1 ……………………………………………………………...
Приложение 3. Номограмма для определения показателя адиабаты расширения К2 для бензиновых двигателей ……………………..
Приложение 4. Номограмма для определения показателя адиабаты расширения К2 для дизелей ……………………..…………….......
Приложение 5. Форма титульного листа пояснительной записки …..………

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Транспортная энергетика» предназначены для студентов всех форм обучения по направлению 190700 профиль «Организация перевозок на автомобильном транспорте» и «Организация и безопасность движения».

Выполнение курсовой работы является завершающим этапом изучения дисциплины «Транспортная энергетика» и преследует цель систематизации и глубокого закрепления знаний, полученных студентами по автомобильным двигателям.

Основными задачами курсовой работы являются:

- получение практики применения теоретических знаний к решению транспортных задач и улучшению экономических показателей работы транспортных систем;

- развитие творческих способностей и инициативы при решении инженерных задач в области транспорта;

- привитие навыков обоснованного принятия инженерных решений на основании анализа и критической оценки параметров и конструктивных особенностей существующих двигателей;

- умение пользоваться литературными источниками для решения конкретных инженерных задач.

 

ОБЪЁМ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

 

Обязательным условием успешного выполнения и защиты курсовой работы по автомобильным двигателям является проведение реконструкции существующего двигателя и достижение лучших технико-экономических показателей по сравнению с прототипом.

Объем и содержание курсовой работы составляют:

1. Пояснительная записка:

– оглавление;

– задание на проект;

– технико-экономическое обоснование проектируемого двигателя и выбор основных параметров, необходимых для расчета двигателя;

– тепловой расчет двигателя;

– расчет индикаторной диаграммы;

– расчет внешней скоростной характеристики;

– сравнительная таблица основных показателей проектируемого двигателя и прототипа с кратким описанием усовершенствований и изменений, которые внесены в проектируемый двигатель по сравнению с прототипом;

– перечень использованной литературы.

2. Графическая часть курсовой работы:

– индикаторная диаграмма двигателя;

–внешняя скоростная характеристика.

 

 

ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

 

Задание на выполнение курсовой работы осуществляется по таблице 1 и 2 в соответствии с двумя последними цифрами зачетной книжки.

По таблице 1 (номер варианта соответствует последней цифре шифра) устанавливается прототип проектируемого двигателя, перечень деталей и систем, подлежащих расчету. По таблице 2 в соответствии с вариантом и предпоследней цифрой шифра устанавливается заданная мощность N_е, частота вращения коленчатого вала n и степень сжатия ε . Исходные величины задания N_е и n дана для номинального режима работы двигателя.

Остальные величины и коэффициенты, необходимые для проведения расчетов, устанавливаются и обосновываются студентом самостоятельно в соответствии с конструкцией двигателя.

Таблица 1

Вариант
Тип двигателя*	К-4	К-4	Д-4	К-4	К-4	Д-4	К-4	К-4	Д-4	К-4
Назначения двигателя*	Л.А	Л.А	Г.А	Л.А	Г.А	Г.А	Л.А	Г.А	Г.А	Л.А
Число и расположение цилиндров двигателя*	4-V	4-р	6-V	4-р	8-V	8-V	4-р	8-V	8-V	4-р
Расположение клапанов	В Е Р Х Н Е Е
Тип охлаждения	В	Ж	Ж	Ж	Ж	Ж	Ж	Ж	Ж	Ж
Рекомендуемый прототип	МеМЗ-968	МеМЗ-245	ЯМЗ-236	МЗМА-412Э	ЗИЛ-130	ЗИЛ-645	ГАЗ-24Д	ЗМЗ-53	КамАЗ-740	ВАЗ-2108

 

Примечания: *Д – 4-х тактный дизель; К-4 – карбюраторный 4-х тактный двигатель;

Г.А - грузовой автомобиль; Л.А – легковой автомобиль; Р – рядное расположение цилиндров;

V-V – образное расположение цилиндров;

В – воздушное охлаждение; Ж – жидкостное охлаждение.

 

Вариант
Задаваемые параметры Предпослед- няя цифра шифра

Таблица 2

Если студент связан по своей производственной работе с эксплуатацией, ремонтом или конструированием других типов двигателей, то ему может быть выдано на курсовое проектирование индивидуальное задание. Индивидуальное задание согласовывается с руководителем курсового проекта.

 

 

Тепловой расчет двигателя

 

При выполнении теплового расчета следует обратить особое внимание на точность, так как ошибка в подсчете одного показателя влечет за собой искажение всего расчета. В связи с этим рекомендуется основные параметры теплового расчета проектируемого двигателя сопоставлять с соответствующими параметрами существующих прогрессивных двигателей аналогичного типа. При существенных отличиях расчетных параметров от сопоставляемых, расчет необходимо уточнить, а в отдельных случаях необходимо изменить и принятые для расчета величины и коэффициенты.

Тепловой расчет ведется для одного номинального режима работы двигателя.

 

 

Параметры рабочего тела

 

1. В соответствии с выбранным сортом топлива устанавливается его октановое число, молекулярная масса m_Т, химический элементарный состав по массе и низшая теплота сгорания топлива Hu.

2. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, (кмоль /кг; кг/кг):

 

Средний элементарный состав бензина: С=0, 855; Н=0, 145; О=0.

Средний элементарный состав дизельного топлива: С=0, 870; Н=0, 126; О=0, 004.

3.Количество горючей смеси для бензинового двигателя (кмоль/кг):

,

или воздуха для дизеля (кмоль/кг):

,

где a – коэффициент избытка воздуха.

Коэффициент избытка воздуха α при работе двигателя на номинальном режиме принимаем: бензиновые карбюраторные двигатели α =0, 96; бензиновые инжекторные двигатели α =0, 98; дизельные двигатели с неразделенной камерой сгорания α =1, 4.

Молекулярная масса бензина m_Т=115 кг/кмоль.

4.Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при выбранном a, (кмоль/кг):

при a ³ 1

 

при a < 1

где К – коэффициент, зависящий от отношения и M _CO , принимается в пределах 0, 44-0, 47.

При K=0, 461.

5. Общее количество продуктов сгорания, (кмоль/кг):

при a> 1

приa=1

при a< 1

 

Параметры процесса впуска

 

1. Плотность заряда на впуске (кг/м³):

 

где P _К иТ_К – соответственно давление и температуру заряда на впуске; P _К =P ₀ =0, 1 МПа; T _К =Т ₀ =293К – при работе двигателя без наддува; Р ₀ иТ ₀ – соответственно давление и температура окружающей среды; R_в=287 Дж/(кг∙ град) – удельная газовая постоянная воздуха.

 

2. Потери давления на впуске (МПа):

где =50…130 м/с – средняя скорость потока в наименьшем сечении впускной системы.

Выбор значений и для рассчитываемого двигателя должен быть обоснован с учетом скоростного режима двигателя, конструктивных особенностей впускного тракта и самого двигателя.

3. Давление в конце впуска (МПа):

.

4.Коэффициент остаточных газов и их количество:

 

где T_r, P_r и DT – соответственно температура, давление остаточных газов и температура подогрева свежего заряда (для бензиновых двигателей T_r=900…1100К, DT=0…25К, для дизелей, T_r=600…900К, DT=10…40К).

При выборе величины T_r необходимо учитывать, что при увеличении степени сжатия и обогащении рабочей смеси T_r снижается и возрастает при увеличении частоты вращения.

Значение DT выбирается в зависимости от расположения и конструкции впускного трубопровода, быстроходности двигателя и наличия специального устройства подогрева.

Давление остаточных газов, (МПа):

а) для двигателей с выпуском в атмосферу

P_r =(1, 05…1, 25)P_о;

б) для двигателей с газовой турбиной на выпуске

P_r=(0, 75…1, 0)P_к.

Выбор величины T_{r ,} DT иP _r должен быть обоснован и установлен с учетом всех конструктивных и эксплуатационных особенностей двигателя, влияющих на изменение этих величин.

5. Температура в конце впуска (К):

6. Коэффициент наполнения:

 

Параметры процесса сжатия

 

1. Величина среднего показателя политропы сжатия n₁ устанавливается в зависимости от частоты вращения рассчитываемого двигателя, степени сжатия, размеров цилиндра, материала поршня и цилиндра, интенсивности охлаждения и других факторов. Величина n₁ также может быть оценена с учетом вышеперечисленных факторов, исходя из значения среднего показателя адиабаты сжатия К₁, которое определяется по номограмме [приложение 2] c учетом выражений:

а) для бензинового двигателя:

n₁»(К₁-0, 01)…(К₁-0, 04)=1, 35…1, 38;

б) для дизелей: n₁»(К₁+0, 02)…(К₁-0, 02)»1, 33…1, 38.

При установлении величины n₁ необходимо помнить, что с увеличением частоты вращения и уменьшением отношения поверхности охлаждения к объему цилиндра n₁ увеличивается, а при повышении средней температуры процесса сжатия и увеличении интенсивности охлаждения двигателя n₁ уменьшается.

2.Давление конца сжатия (МПа):

3.Температура конца сжатия (К):

4.Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия кДж/(кмоль∙ град):

а) свежей смеси:

где t_c=T_c-273⁰C;

б) остаточных газов:

где средние мольные теплоемкости отдельных компонентов продуктов сгорания определяются по табличным данным или по формулам (см. табл. 3) в интервале температур от 0 до 1500⁰ С;

в) рабочей смеси:

 

Параметры процесса сгорания

 

1. Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

2. Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:

3. Количество теплоты, потерянное вследствие неполного сгорания топлива (только при a < 1) (кДж/кг):

DHu=119950(1 – a)∙ L₀.

4. Теплота сгорания рабочей смеси (кДж/кмоль):

.

5.Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания (кДж/кмоль)

при a ³ 1

при a < 1

где средние мольные теплоемкости отдельных компонентов продуктов сгорания определяются по табличным данным или по формулам (см. табл. 3) в интервале температур от 1501 до 2800° С.

 

Таблица 3

Газ	mcV, кДж/(кмоль*град), для интервалов температур
От 0 до 15000C	От 1501 до 28000С
Воздух	20, 600+0, 002638*t	22, 387+0, 001449*t
Кислород О2	20, 930+0, 004641*t -0, 00000084*t2 23, 723+0, 001550*t	23, 723+0, 001550*t
Азот N2	20, 398+0, 002500*t	21, 951+0, 001457*t
Водород H2	20, 684+0, 000206*t+0, 000000588*t2 19, 678+0, 001758*t	19, 678+0, 001758*t
Окись углерода СО	20, 597+0, 002670*t	22, 490+0, 001430*t
Углекислый газ СО2	27, 941+0, 019*t-0, 000005487*t2	39, 123+0, 003349*t
Водяной пар H2O	24, 953+0, 005359*t	26, 670+0, 004438*t

 

6. Температура в конце видимого процесса сгорания определяется из уравнений:

а) для бензиновых двигателей:

б) для дизелей:

– теплоемкость при постоянном давлении;

ξ _z иl– соответственно коэффициент использования теплоты на участке видимого сгорания и степень повышения давления

для бензиновых двигателей ξ _z =0, 80…0, 96;

l=(3, 2…4, 2).

для дизелей ξ _z =0, 70…0, 88;

l=(1, 2…2, 5).

Значение ξ _z повышается за счет сокращения потерь теплоты от газов в стенки, выбора рациональной формы камеры сгорания, уменьшения догорания в процессе расширения и выбора коэффициента a, обеспечивающего увеличение скорости сгорания рабочей смеси. Величина ξ _z зависит также от скоростного и нагрузочного режимов двигателя и, как правило, уменьшается при их снижении.

Значение l для дизелей устанавливается в основном в зависимости от количества топлива, подаваемого в цилиндр, формы камеры сгорания и способа смесеобразования. На величину l также оказывает влияние период задержки воспламенения топлива, с увеличением которого степень повышения давления растет. Величина l ограничивается допустимыми значениями температур и давления в конце видимого процесса сгорания.

В уравнения сгорания входят две неизвестные величины: температура в конце видимого сгорания t_zи теплоемкость продуктов сгорания или при той же температуре t_z. Используя для определения теплоемкости табличные значения, уравнения сгорания решаются относительно t_z методом последовательных приближений (подбором значенийt_z). При определении теплоемкости по приближенным формулам (см. табл. 3) уравнения сгорания после подстановки в них числовых значений всех параметров и последующих преобразований принимают вид квадратного уравнения:

откуда

7. Давление конца сгорания, МПа:

а) для бензиновых двигателей

б) для дизелей

.

8. Степень повышения давления (для бензиновых двигателей) и степень предварительного расширения (для дизелей)

 

 

ОФОРМЛЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

КУРСОВОЙ РАБОТЫ

ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

 

Пояснительная записка оформляется на основе черновых записей, сделанных в процессе курсового проектирования. Записку выполняют на бумаге формата А4.

На всех страницах текста записки необходимо оставить слева и справа поля шириной 20 мм, слева − для брошюровки, справа − для вынесения результатов расчета и замечаний проверяющего.

Пояснительная записка должна быть оформлена аккуратно, технически грамотно, с поясняющими текст расчетными схемами, эскизами и рисунками, с необходимыми ссылками на литературу,

Запись вычислений производить по схеме: формула - численное значение величин - результат - размерность.

Окончательно пояснительная записка оформляется в обложке с титульной надписью согласно прил. 4.

Чертежи проекта вычерчиваются с обязательным соблюдением всех требований действующих стандартов.

В правом нижнем углу чертежей обязательно выполняется в соответствии с ГОСТом основная надпись.

Оформленные пояснительная записка и чертежи проекта представляются на проверку и подпись консультанту проекта.

 

ЗАЩИТА КУРСОВОЙ РАБОТЫ

 

Защита курсовой работы производится на кафедре «Теплотехника и тепловые двигатели».

При защите курсовой работы необходимо кратко доложить основные параметры и особенности конструкции спроектированного двигателя и сделать четкое обоснование принятых в процессе проектирования технических решений.

Защищающийся должен знать тенденции развития двигателестроения, достаточно глубоко разбираться в расчетах и оценке показателей, формирующих представление об уровне запроектированного двигателя.

 

 

Библиографический список

1. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: учеб. пособие для вузов. − М.: Высшая школа, 2008. – 493с.

2. Двигатели внутреннего сгорания: в 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов: учеб. /В.Н. Луканин, М.Г. Шатров, К.А. Морозов и др. – М.: высшая школа, 2007. – 245с.

Параметры	МеМЗ-968	МеМЗ-245	ЯМЗ-236	МЗМА-412Э	ГАЗ-24Д	ЗИЛ-130	ЗИЛ-645	ЗМЗ-53	КамАЗ-740	ВАЗ-2108
Номинальная мощность Ne, кВт	30, 2	40, 4	132, 4	55, 2	69, 9	110, 3	136, 0	84, 4	154, 4	47, 8
Частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности nN, мин-1	4200-4400
Число и расположение цилиндров	4-V	4-Р	6- V	4-Р	4-Р	8- V	8- V	8- V	8- V	4-Р
Степень сжатия ε	7, 2	9, 5	16, 5	8, 8		6, 5		6, 7		9, 9
Диаметр цилиндра Д, мм
Ход поршня S, мм
Рабочий объем цилиндров двигателя Vл, дм3/л	1, 197	1, 091	11, 14	1, 478	2, 445	5, 966	8, 74	4, 252	10, 85	1, 288
Скорость поршня υ n ср, м/с	9, 24	12, 28	9, 8	13, 53	13, 8	10, 13	10, 73	8, 53	10, 4	13, 25
Среднее эффективное давление Pe, МПа	0, 70	0, 81	0, 679	0, 77	0, 76	0, 70	0, 669	0, 74	0, 658	0, 795
Минимальный удельный расход топлива ge min, г/кВт*ч

Приложение 1

Приложение 2

 

 

Рис. П.2. Номограмма для определения показателя

адиабаты сжатия К₁

 

Приложение 3

 

 

Рис. П.3. Номограмма для определения показателя

адиабаты расширения К₂ для бензинового двигателя

Приложение 4

 

 

Рис. П.4. Номограмма для определения показателя

адиабаты расширения К₂ для дизеля

 

Приложение 5

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)»

 

Кафедра «Теплотехника и тепловые двигатели»

 

Пояснительная записка

 

к курсовой работе по дисциплине «Транспортная энергетика»

 

Тема:

 

 

Выполнил студенткурса

группы факультета______

(фамилия, и.о)

Проверил

Омск – 2012

Учебное издание

«Транспортная энергетика»

Методические указания для студентов

направления 190700 «Технология транспортных процессов»

профиль «Организация и безопасность движения»

профиль «Организация перевозок на автомобильном транспорте»

 

 

Составитель: Петр Ильич Домань

 

 

***

 

 

Редактор Н.И. Косенкова

 

***

 

 

Подписано к печати __.__. 2012

Формат 60´ 90 1/16. Бумага писчая

Оперативный способ печати

Гарнитура Times New Roman

Усл. п. л. __, уч.-изд. л. __

Тираж 100 экз. Заказ № ___

Цена договорная

 

 

Издательство СибАДИ

644099, г. Омск, ул. П. Некрасова, 10

Отпечатано в подразделении ОП издательства СибАДИ

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКА»

 

 

Омск • 2012

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)»

 

Кафедра «Теплотехника и тепловые двигатели»

 

Методические указания к курсовой работе

по дисциплине «Транспортная энергетика»

 

 

Составитель: П.И. Домань

 

 

Омск

СибАДИ

УДК

ББК

 

 

Рецензент канд. техн. наук, доц. Ю.А. Буров

 

 

Работа одобрена научно-методическим советом направления 190700.62 в качестве методических указаний.

 

 

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Транспортная энергетика»: данные методические указания предназначены для студентов всех форм обучения направления 190700 «Технология транспортных процессов», профиль «Организация и безопасность движения», профиль «Организация перевозок на автомобильном транспорте» /сост. П.И. Домань. – Омск: СибАДИ, 2012. – 34с.

 

 

В методических указаниях рассмотрены объем и содержание курсовой работы, методика выполнения курсовой работы, правила оформления пояснительной записки и графической части курсовой работы.

 

Табл. 5. Ил. 2. Прил. 5. Библиогр.: 2 назв.

 

 

© ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2012

СОДЕРЖАНИЕ

1234Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A. обеспечение выполнения расписания движения, корректировка движения в случае необходимости, оказание техпомощи ПС на линии, принятие мер в случае ДТП и др.
2. Алгоритм выполнения курсового проекта
3. Анализ формирования и выполнения производственной программы
4. Б. Поза и техника выполнения
5. В процессе выполнения работы
6. Виды и качество выполнения работ с целью оценки сформированности профессиональных компетенций
7. Выполнения выпускной квалификационной (дипломной) работы
8. Выполнения лицом своих профессиональных обязанностей (ч.4 ст.122
9. ГЛАВА 1. Порядок выполнения контрольной работы.
10. Глава 2. Процедуры приема к исполнению, отзыва, возврата (аннулирования) распоряжений и порядок их выполнения
11. Глава 4. Процедуры исполнения распоряжений и порядок их выполнения
12. ГОСТ 21.606-95 Правила выполнения рабочей документации тепломеханических решений котельных.