Для студентов МГТУ им. Н.Э.Баумана по предмету Теория механизмов и машин (ТММ)Проектирование и исследование механизмов дизель-воздуходувной установкиПроектирование и исследование механизмов дизель-воздуходувной установки
5,0051
2019-01-012019-01-01СтудИзба
Курсовая работа 13: Проектирование и исследование механизмов дизель-воздуходувной установки вариант А
-50%
Описание
Исследование механизмов дизель-воздуходувной установки
Аннотация
В данном проекте проводится исследование механизмов дизель-воздуходувной установки, в состав которой входят: дизельный двигатель, планетарный редуктор, центробежная воздуходувка.Процесс проектирования разделяется на четыре основных этапа:
1). Определение и исследование закона движения двигателя дизель-воздуходувной установки;
2). Силовой расчет механизма двигателя дизель-воздуходувной установки;
3). Проектирование кулачкового механизма привода выхлопного клапана двигателя дизель-воздуходувной установки;
4). Проектирование стартерной зубчатой передачи, от которой производится запуск двигателя, и планетарного повышающего редуктора.
При выполнении проекта разрабатывается расчетно-пояснительная записка. Для каждого этапа проектирования в расчетно-пояснительной записке приведены соответствующие расчеты и пояснения. Для более наглядного представления полученных результатов на каждом этапе проектирования выполняется графическая работа, представленная на отдельных листах.
После выполнения основных этапов проектирования подводится итог о проделанной работе, полученные выводы представляются в Заключении.
Расчеты, выполненные с помощью электронно-вычислительн-ой техники, приведены в Приложении.
Содержание
- Аннотация…………………………………………………………………………1
- Содержание………………………………………………………………………..2
- 1.Техническое задание…………………………………………………………....5
- 1.1.Полное наименование разработки…………………………………….…......5
- 1.2.Функциональное назначение разработки……………………………………5
- 1.3.Эксплуатационное назначение разработки………………………………….9
- 1.4. Исходные данные…………………………………………………………...10
- 2. Определение и исследование закона движения двигателя дизель-воздуходувной установки ……………………………………………………...13
- 2.1. Алгоритм определения закона движения двигателя……………………...13
- 2.2. Определение линейных размеров звеньев механизма двигателя…..........13
- 2.3. Построение кинематической схемы механизма………...………………...15
- 2.4. Вычисление передаточных функций и передаточных отношений звеньев механизма двигателя………………………………...…………………………..15
- 2.5. Построение индикаторной диаграммы………………………..…………...17
- 2.6. Приведение сил……………………………………………..…………….…19
- 2.7. Определение суммарной работы………………………..……………….…20
- 2.8. Построение приближенного графика кинетической энергии для второй группы звеньев механизма….…………………………………………..…....…20
- 2.9 Построение графика изменения кинетической энергии первой группы звеньев……………………………………………………………………………20
- 2.10. Построение графика угловой скорости коленчатого вала……...……….20
- 2.1 1.Определение коэффициента неравномерности…………………...……..21
- 2.12. Нахождение углового ускорения коленчатого вала……………………..21
- 3. Силовой расчет механизма двигателя дизель-воздуходувной установки...22
- 3.1. Алгоритм выполнения силового расчёта…………………………...……..23
- 3.2. Определение линейных и угловых ускорений центров масс звеньев механизма……………………………………………………...…………………24
- 3.2.1 Структурный анализ механизма двигателя………………………………24
- 3.4. Составление и решение уравнений кинетостатики для звеньев двигателя………………………………………………………………...…...…..25
- 3.4.1 Определение инерционных характеристик звеньев……………….…….25
- 3.4.2 Определение внешних сил, действующих на звенья……………..……..26
- 3.4.2 Составление уравнений кинетостатики для звеньев механизма……….26
- 3.5. Вычисление погрешностей и сравнение результатов с полученными ранее………………………………………………………………………………29
- 4. Проектирование цилиндрической эвольвентной зубчатой передачи и планетарного редуктора………………………………………………..………..30
- 4.1. Проектирование зубчатой передачи……………………………….………30
- 4.1.1. Исходные данные для проектирования………………………….………30
- 4.1.2. Геометрический расчета зацепления…………………………….………30
- 4.1.3.Выбор коэффициентов смещения. ………………………………………33
- 4.2.1.Проектирование планетарного редуктора………………………………34
- 4.3.1. Исходные данные…………………………………..……………………..34
- 4.3.2. Условия подбора чисел зубьев ………………………….……………….35
- 4.3.3 Подбор чисел зубьев………………………………………………………36
- 5. Проектирование кулачкового механизма…………………………………...37
- 5.1. Исходные данные для проектирования…………………………………....37
- 5.2. Построение кинематических диаграмм движения толкателя……………………………………………………………………...….38
- 5.3. Определение основных размеров механизма. ………………………..…..38
- 5.4. Построение профиля кулачка…………………………...………………….39
- 5.5 Построение диаграммы углов давления……………………………………39
- Заключение……………………………………………………………………….41
- Список использованных источников…………………………………….……..42
- Приложения:
- П1…………………………………………………………………………………43
- П2…………………………………………………………………………………47
- П3…………………………………………………………………………..……..49
- П4………………………………………………………………………..………..50
1. Техническое задание
1.1. Полное наименование разработки.Полное наименование – дизель-воздуходувная установка.
1.2. Функциональное назначение разработки.
Дизель-воздуходувная установка превращает химическую энергии дизельного топлива в потенциальную энергию давления и кинетическую энергию воздуха на выходе из воздуходувки.
Установка состоит и следующих основных частей: дизельный двигатель, повышающий редуктор (мультипликатор), центробежная воздуходувка (рис.1.1).
Рис.1.1. Общая схема установки.
Двигатель дизеля - двухтактный, двухцилиндровый, V-образный, отдает всю свою кинетическую энергию через планетарный повышающий редуктор (мультипликатор) центробежной воздуходувке.
Рис.1.2. а) Поперечный разрез двигателя. б) Зубчатая передача между коленчатым валом О, кулачковым валом N и валом M стартера.
Кривошипно-ползунные механизмы 1, 2, 3 и 1, 4, 5 обоих цилиндров двигателя одинаковые (рис. 1.2); рабочие процессы, протекающие в цилиндрах, также одинаковые. Поршни 1-го и 2-го цилиндров связаны через свои шатуны с коленчатым валом, который вращается по часовой стрелке. Поэтому, когда поршень 1-го цилиндра проходит верхнее мертвое положение, поршень 2-го цилиндра не достигает своего верхнего мертвого положения и проходит его после того, как коленчатый вал повернется на 90°.
Отсюда следует, что кинематический и рабочий процессы, протекающие во 2-м цилиндре, отстают от процессов, протекающих в 1-м цилиндре, на 90°. Продолжительность цикла работы двухтактного двигателя составляет 360°.
Изменение давления газа на поршень в процессе его движения представлено индикаторной диаграммой (рис.1.3).
Рис.1.3. Индикаторная диаграмма двигателя.
Момент сопротивления воздуходувки и момент собственных потерь двигателя не зависят от угла поворота вала.
Очистка рабочих цилиндров двигателя от продуктов сгорания производится через выхлопные клапаны, которые посредством рычажных механизмов (рис. 1.2. а) принудительно открываются кулачками по заданному закону (рис. 1.4.а). Кулачковый вал, кинематически связанный с коленчатым валом (рис. 1.2.б), должен вращаться в двухтактном двигателе с той же угловой скоростью, что и коленчатый вал. Выхлопной клапан начинает открываться, когда коленчатый вал не дошел до нижней мертвой точки на угол , и окончательно закрывается, когда коленчатый вал повернулся после нижней мертвой точки на угол (рис. 1.4 б). Таким образом, работа клапанов строго связана по фазам с вращением коленчатою вала, а, следовательно, и с движением поршня.
Рис. 1.4. а) Закон изменения ускорения толкателя выхлопного клапана.
б) Циклограмма фаз работы выхлопного клапана (показана для первого цилиндра).
Запуск двигателя производится от электростартера (рис. 1.1, 1.2б), раскручивающего коленчатый вал до необходимой угловой скорости через зубчатую передачу, составленную из колес 6 и 7.
В центробежной воздуходувке воздух всасывается в осевом направлении, а выдувается в радиальном, перемещаясь по лопатке рабочего колеса под действием центробежных сил.
Рабочая камера содержит рабочее колесо с радиальными лопатками, на которое передается вращательное движение от двигателя через мультипликатор, а также всасывающее отверстие и воздухоотводный канал. Всасывающее отверстие и воздухоотводный канал отделены друг от друга рабочим колесом воздуходувки. Воздух захватывается карманами вращающегося рабочего колеса и разгоняется под действием центробежной силы, попадая в воздухоотводный канал. После этого, воздух захватывается следующим карманом рабочего колеса и весь цикл повторяется вновь.
1.3. Эксплуатационное назначение разработки.
Данная дизель-воздуходувная установка используется для поддержания процесса горения в технологических печах.
1.4. Исходные данные.
Таблица 1.1
Наименование параметра | Обозначение | Единица СИ | Вариант | |
А | ||||
1 | Средняя скорость поршня | Vср | м/c | 9.3 |
2 | Отношения длинны шатуна к длине кривошипа | ; | -- | 4 |
3 | Отношение расстояния от точки А до центра тяжести шатуна к длине шатуна | ; ;λ | -- | 0.305 |
4 | Диаметр цилиндров | d | м | 0.098 |
5 | Число оборотов коленчатого вала | n1 | -- | 2200 |
6 | Максимальное давление в цилиндре двигателя | Pmax | Па | 6.47* |
7 | Вес шатуна | G2 ;G4 | H | 2.5 |
8 | Вес поршня | G3 ;G5 | H | 2.68 |
9 | Момент инерции шатуна относительно оси, проходящей через его центр тяжести | I2S ; I4S | кг | 0.031 |
10 | Момент инерции коленчатого вала | | кг | 0.081 |
11 | Приведенный к коленчатому валу момент инерции планетарного редуктора | кг | 0.033 | |
12 | Момент инерции ротора воздуходувки | Iвозд | кг | 0.253 |
13 | Угловая координата кривошипа для силового расчета (угол ВОА, рис. 13-2а) | град | 120 | |
Ход толкателя кулачкового механизма | h | м | 0.009 | |
14 | Радиус ролика толкателя | RР | м | 0.01 |
15 | Угловая координата начала открытия выхлопного клапана (рис. 13-4б) – начала подъема толкателя | j' | град | 95 |
16 | Угловая координата конца закрытия выхлопного клапана (рис. 13-4б) – конца спуска толкателя | j'' | град | 59 |
17 | Максимально допустимый угол давления | град | 24 | |
18 | Число зубьев колеса 6 стартера (рис. 13-1) | Z6 | -- | 10 |
19 | Передаточное отноше ние стартерной передачи | I67 | -- | 2.6 |
20 | Модуль зубчатых колес стартерной передачи | m | мм | 2.5 |
21 | Передаточное отношение планетарного редуктора | -- | 1/3 | |
22 | Число сателлитов в планетарном редукторе | k | -- | 3 |
23 | Параметры исходного контура инструмента | aо | град | 20 |
24 | h*a | -- | 1 | |
c* | -- | 0.25 | ||
Значения давления в цилиндре двигателя в долях максимального давления в зависимости от положения поршня.
Координаты поршня (в долях хода Н) | 0 | 0.02 | 0.05 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 1 | |
Давление газа (в долях ) | | Для движения поршня наклонно вниз | ||||||||||||
0.796 | 1 | 0.788 | 0.553 | 0.341 | 0.231 | 0.174 | 0.133 | 0.102 | 0.08 | 0.061 | 0.023 | 0 | ||
Для движения поршня наклонно вверх | ||||||||||||||
0.796 | 0.5 | 0.349 | 0.22 | 0.117 | 0.076 | 0.049 | 0.03 | 0.019 | 0.011 | 0.003 | 0 | 0 |
Чертежи
Лист 1 - Определение законов движения
Лист 2 - Силовой анализ
Лист 3 - Проектирование зубчатой передачи и планетарного редуктора
Лист 4 - Проектирование кулачкового механизма
Характеристики курсовой работы
Учебное заведение
Семестр
Номер задания
Вариант
Программы
Просмотров
1458
Покупок
0
Качество
Идеальное компьютерное
Размер
1,67 Mb
Список файлов
Вам все понравилось? Получите кэшбэк - 40 рублей на Ваш счёт при покупке. Поставьте оценку и напишите положительный комментарий к купленному файлу. После Вы получите деньги на ваш счет.