Усовершенствование показателей работы двигателя ГАЗ-3307 за счет установки воздухоразогрева

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………...6
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА……………………………………..7
1.1 Подогреватели двигателя в холодное время года…………………………...7
1.2 Показатели, характеризующие работу двигателя………………………….18
1.3 Тепловой баланс двигателя………………………………………………….21
2. КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………..26
2.1 Обоснование вопроса………………………………………………………...26
2.2 Устройство подогрева для двигателя автомобиля ГАЗ-3307……………...26
2.3 Расчет расхода топлива при прогреве двигателя автомобиля ГАЗ-3307…28
2.4 Расчет крепления устройства………………………………………………..32
2.5 Расчет сварочного соединения………………………………………………35
2.6 Расчет воздухоразогрева……………………………………………………..35
3 ОХРАНА ТРУДА………………………………………………………………...41
3.1 Опасные и вредные производственные факторы при
выполнении работ по ТО и пути их устранения…………………………...41
3.2 Меры безопасности при техническом обслуживании
транспортных средств……….………………………...……………………..41
3.3 Пожароопасность……………………………………………………………..43
3.4 Электробезопасность…………………………………………………………44
3.5 Требования к производственному оборудованию,
приспособлениям и инструменту……………………………………………45
3.6 Требования безопасности при обслуживании воздухоразогрева...……….48
4. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ…………………………………………..49
5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТА……………………….54
Заключение………………………………………………………………………….58
Список использованной литературы…………………...…………………………59

1.1 Подогреватели двигателя в холодное время года

По своему назначению, жидкостные подогреватели бывают предпусковыми, автономными длительного использования и неавтономными. Предпусковые подогреватели обычно используются только для быстрого предпускового разогрева двигателя. Как правило, это очень мощные по производительности тепла котлы. Зачастую подогревают не только систему охлаждения, но и масляный поддон двигателя горячими выхлопными газами. Но у высокой производительности есть оборотная сторона - высокое потребление электроэнергии и топлива. Поэтому время работы таких подогревателей перед запуском двигателя обычно составляет 15-20 минут.
Автономные подогреватели длительного использования могут применяться как для предпускового разогрева двигателя и салона, так и для длительного прогрева во время ночных стоянок, а так дополнительного подогрева системы охлаждения во время движения, если в этом есть необходимость.
...

1.2 Показатели, характеризующие работу двигателя

Часть индикаторной мощности Pi двигателя, расходуемая на преодоление различных сопротивлений внутри двигателя и на привод вспомогательных агрегатов (водяного, масляного, топливного насосов и т. п.), называется мощностью механических потерь РП; другая часть индикаторной мощности, снимаемой с коленчатого вала двигателя, называется эффективной мощностью Ре и расходуется на совершение внешней работы, т. е.

Pe=Pi-Pм (1.1)

По аналогии со средним индикаторным давлением pt эффективной мощности Ре и мощности механических потерь Рм соответствуют средние удельные давления, определяемые из соотношений

Ре=реVлn/30τ и Рм=рмVлn/30τ (1.2)

где ре - среднее эффективное давление (в МПа);
рм - среднее давление механических потерь (в МПа).
В соответствии с формулой (63)

ре=рi-рм (1.
...

1.3 Тепловой баланс двигателя

Из общего количества теплоты, вводимой в двигатель, только часть ее (20-40 %) расходуется на совершение полезной работы, остальная часть теплоты (60-80 %) рассеивается в окружающую среду. Распределение количества теплоты на полезно используемую и на теряемую теплоту характеризуется эффективным тепловым балансом (рисунок 1.7). Составляющие члены теплового баланса могут быть указаны в тепловых единицах (МДж) на единицу времени работы двигателя или в процентах по отношению ко всему количеству теплоты топлива [7].
Уравнение теплового баланса в общем виде

Qо=Qе+ΣQiпот=Qе+Qохл+Qо.р.+Qм+Qн.сг+Qост (1.12)

Рассмотрим отдельные составляющие теплового баланса.
Располагаемая теплота топлива Qо, т. е. Количество теплоты, подведенное с топливом, равно произведению расхода топлива и теплотворной способности, т. е. Qо=НиGт
Эффективная теплота Qe (количество теплоты, преобразованной в полезную работу) определяется эффективной работой за 1 ч при мощности двигателя Ре, т.
...

2.1 Обоснование вопроса

Для эффективного использования автотракторной техники необходимо, прежде всего, заботиться о сердце каждой машины - двигателе, поддерживать его в наилучшем состоянии. Долговечность работы двигателя определяется в основном благоприятными температурными режимами - как в момент запуска, так и при работе под нагрузкой.
Практика эксплуатации машин показывает, что даже при температуре +550 степень износа деталей их двигателей увеличивается в 4 раза, при 40° - в 12 раз, при 300 - в 20 по сравнению с износом, происходящим при нормальном тепловом режиме - 85-900.
Доведение температуры двигателя до рационального значения, предшествующего его запуску, за счёт внешнего подвода теплоносителя позволяет значительно повысить ресурс двигателя и снизить расход топлива.
...

2.2 Устройство подогрева для двигателя автомобиля ГАЗ-3307

Возникающая трудность с использованием для этих целей серийных электрокалориферов привела к созданию устройства воздухоразогрева (см. рисунок 2.1), выполненного на базе саморегулируемых полупроводниковых нагревательных элементов - позисторов. Отличительная особенность устройства в том, что оно может выполнять как функцию разогрева с последующей подачей горячего воздуха во впускной коллектор, так и функцию поддержания на заданном значении температуры неработающего двигателя - с целью предотвращения образования конденсата во внутренних полостях двигателя.

1,6,8-соединительные воздуховоды; 2-устройство воздухоразогрева; 3-нагревательные регистры; 4-центробежный вентилятор; 5-основной двигатель, 7-кран
Рисунок 2.1. Схема подключения устройства воздухоразогрева к опорожненной системе охлаждения ДВС.
...

2.3 Расчет расхода топлива при прогреве двигателя автомобиля ГАЗ-3307

В целом все факторы, определяющие расход ТСМ. распределены на пять блоков.
Блок 1 характеризует атмосферно-климатические и дорожные условия работы ТС. Факторы этого блока - внешние условия работы ТС, которые не зависят от самого ТС.
От параметров атмосферного воздуха (температура, влажность, плотность, давление) зависят температура топлива, тепловой режим работы силовых агрегатов, состояние покрытия дорог, видимость. Это, в свою очередь, влияет на скоростной режим и экономичность работы двигателя ТС.
Исследованиями установлено, что на каждые 10 °С изменения температуры воздуха от нормальных (стандартных) условий (20 °С) мощность двигателя изменяется на 1,5...4 %, а часовой расход топлива - на 1,5...3,3 %.
Именно факторы первого блока сказываются на расходе топлива при прогреве двигателя в холодное время года.
...

2.4 Расчет крепления устройства

Целью расчета является определение напряжений и коэффициента запаса прочности в резьбовом соединении крепления кронштейна.
Материал резьбового пальца - сталь 20 ГОСТ 1050-88,
σт=750 МПа; σ1=5 МПа. Диаметр резьбы М16×1,5. Соединение затягивается моментом затяжки М3=170 Н·м.
Для определения коэффициента трения воспользуемся данными тензометрирования соединения при моменте затяжки М3=285 Н·м, согласно которому установлено, что напряжение в резьбовой части
σ1=501,6 МПа и
τ1=350 МПа.
Коэффициент трения на торце гайки определяется по формуле:

(2.3)

где М3 - момент затяжки, Н·м;
Н - коэффициент определяющий d/d1
σ1 - напряжение в резьбовой части, МПа;
d - наружный диаметр резьбы, см.;
τ1 - касательное напряжение в резьбовой части, МПа;
d1 - внутренний диаметр резьбы, см.

Коэффициент сопротивления в резьбе пальца

k= (2.
...

2.6 Расчет воздухоразогрева

При проектировании и эксплуатации электрокалориферных установок приходится определять аэродинамическое сопротивление системы воздуховодов, чтобы обеспечить требуемый расход воздуха в вентиляционной системе при вентиляторах или электрокалориферных установках заданных типов. Эту задачу решают, сопоставляя напорно-расходную характеристику вентилятора и аэродинамическую характеристику электрокалорифера.
Разность по координате Ар между характеристикой вентилятора, и аэродинамической характеристикой электрокалорифера определяет аэродинамическое сопротивление раздающих трубопроводов, при котором вентилятор может обеспечить заданное значение подачи. По аэродинамическому сопротивлению раздающих трубопроводов находят их геометрические размеры (протяженность, сечение, геометрию поворотов и т.п.).
...

3.1 Опасные и вредные производственные факторы при выполнении работ по ТО и пути их устранения

Движущиеся машины и механизмы - необходимость соблюдения правил движения машин на территории и в производственном корпусе АТП [16].
Незащищенные подвижные элементы производственного оборудования - использование ограждений, защитных чехлов, кожухов.
Повышенная запыленность и загазованность рабочей зоны - использование систем вытяжки и фильтрации, передвижных пылегазоотсасывающих станций.
Повышенная или пониженная температура поверхности оборудования - применение индивидуальных систем охлаждения и подогрева, нормирования рабочего времени оборудования.
Повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны - использование отопления и систем вентиляции помещений.
Повышенный уровень на рабочем месте - применение шумопоглощающих перегородок, наполнителей для стен.
...

3.2 Меры безопасности при техническом обслуживании автомобилей

Профилактика отравлений окисью углерода в условиях АТП заключается в систематическом контроле ее содержания в воздухе на рабочих местах и стоянках автомобилей обеспечении хорошей вентиляции по ГОСТ 12.1.005-85.
Для предупреждения поступления выхлопных газов в помещения необходима герметизация трубопроводов выхлопных систем. На автомобилях, предназначенных для перевозки людей, глушитель должен быть выведен из-под кузова, а щели в полу тщательно заделаны.
Категорически запрещается обогреваться в кабине автомобиля при работе двигателя в режиме холостого хода (т.е. на богатой смеси), так как постепенно проникающие в кабину отработавшие газы создают опасную ситуацию. Отравление окисью углерода происходит незаметно и часто приводит к смертельному исходу. Для оказания первой помощи (до прибытия врача) пострадавшего необходимо срочно вынести на свежий воздух, укрыть чем-нибудь теплым и попытаться напоить горячим чаем.
...

3.3 Пожароопасность

В практической деятельности АТП пожары чаще всего происходят от воздействия на эксплуатационные материалы открытого пламени, разрядов статического электричества, искры при ударе или курении, а также от попадания горючих жидкостей на нагретую поверхность. Разрабатываемая на каждом АТП система противопожарных мероприятий увязывается с общегосударственной и ведомственной системами и законоположениями по пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91. ССБТ и ГОСТ 12.1.004-85.
Некоторые топлива способны самовоспламеняться при контакте с кислородом воздуха и каталитическом воздействии металлической тары и поэтому требуют особой осторожности при применении.
Этиленгликоль и глицерин образуют опасные смеси с марганцевокислым калием.
Известно, что статическое электричество накапливается на наружной поверхности проводника, т.е. электризованные частицы топлива отдают свои заряды поверхности тары или трубопровода.
...

3.4 Электробезопасность

При работе слесаря на различных операциях существует опасность поражения электрическим током вследствие неисправности оборудования, использующего напряжение до 380 В. При пробое изоляции напряжение может появиться на нетоковедущих частях и привести к поражению электрическим током. Следствием такого поражения являются местные ожоги (покраснение кожи, появление пузырей) и электрический удар. В последнем случае возможны возбуждение тканей организма, потеря сознания, фибрилляция сердца или прекращение дыхания.
Степень воздействия электрического тока организм человека зависит от силы, рода и частоты тока, длительности и пути его протекания, а также от индивидуальных свойств человека. Чем больше сила тока, тем сильнее поражение. Сила тока, проходящего через человека, во многом определяется его электрическим сопротивлением, которое зависит от состояния человека.
...

3.5 Требования к производственному оборудованию, приспособлениям и инструменту

Производственный травматизм во многом зависит от состояния оборудования и приспособлений, используемых слесарями по ремонту автомобилей.
Прежде всего, оборудование и приспособления должны быть чистыми и исправными. На неисправном оборудовании должна быть вывешена табличка, указывающая, что работать на данном оборудовании не разрешается, оборудование необходимо обесточить.
Управление оборудованием должно быть легким и удобным. Передаточные механизмы, такие как зубчатые, цепные и ременные, с которыми возможно соприкосновение обслуживающего персонала при эксплуатации, должны быть ограждены. Все ограждения должны иметь электрическую и другую блокировку, отключающую механизм оборудования, если опасная зона не закрыта.
...

3.6 Требования безопасности при обслуживании воздухоразогрева

Соблюдение всех норм и правил техники безопасности сводится к определенным требованиям технического обслуживания, регламентируемыми общими правилами ГОСТ 12.0.001-89.

1. К самостоятельной работе по ремонту и техническому обслуживанию воздухоразогрева допускаются лица, имеющие соответствующую квалификацию, получившие вводный инструктаж и первичный инструктаж на рабочем месте.
2. Обслуживающий персонал, не прошедший своевременно повторный инструктаж по охране труда (не реже одного раза в 3 месяца), не должен приступать к работе.
3. Оператор обязан соблюдать правила внутреннего трудового распорядка, утвержденные на предприятии.
4. Продолжительность рабочего времени оператора не должна превышать 40 ч в неделю.

4. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

На современном этапе осуществляется сильное загрязнение окружающей среды. Не обходит стороной этот вопрос и сельское хозяйство. Ни для кого не секрет, что в Костанайской области из-за сложившейся экономической ситуации во всех хозяйствах используется устаревшая техника, не пригодная по своим техническим характеристикам к эксплуатации. Нередко приходится даже восстанавливать уже списанные модели.
Все это ведет к воздействию на окружающую среду. Нередко на местах станций технического обслуживания и других автопредприятий встречаются масляные пятна из-за течи масла из картеров двигателей автомобилей. В реках, озерах, котлованах встречаются пятна дизельного топлива, масляных пятен, из-за того, что технику моют водой из этих водоемов. Все это ведет к сильному загрязнению флоры и фауны территории нашей области.
...

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТА

Для осуществления технико-экономической оценки необходимо определить затраты на изготовление конструкции.
Затраты на изготовление определили по формуле:

Смод.=Сизг.д.+Спок.д.+Ссб.р.+Со.п., (5.1)

где Сизг.д- стоимость изготовления деталей, тенге;
Спок.д- стоимость покупных деталей и запасных частей, тенге;
Ссб.р.- полная заработная плата производственных рабочих, занятых на сборочных операциях, тенге;
Со.п.- общепроизводственные и накладные расходы на изготовление, тенге.
Затраты на изготовление деталей определяют по формуле:

Сизг.д=Спрн.+См, (5.2)

где Спрн.- заработная плата рабочих, тенге;
См- стоимость материалов заготовок, тенге.
Заработная плата рабочих определяется по формуле:

Спрн=Спр.+Сдоп.+Ссоц., (5.3)

где Спр.- основная заработная плата производственного рабочего, тенге;
Сдоп.- дополнительная заработная плата производственного рабочего, тенге;
Ссоц- социальный налог, тенге.
...

1. Гельман Б. М., Московин М. В. Сельскохозяйственные тракторы и автомобили. Кн. 1. Двигатели. - М.: Агропромиздат, 1987.
2. Гуревич А. М., Болотов А, К., Судницын В. И. Конструкция тракторов и автомобилей. - М.: Агропромиздат, 1989.
3. Гаврилов А. А., Гоц А. Н. IХ международная научно-практическая конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей» // Автомобильная промышленность -2004.№1.
4. Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей / Под общ. ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. - М.: Машиностроение, 1984.
5. Двигатели внутреннего сгорания / Под ред. В. Н. Луканина. - М.: Высшая школа, 1985.
6. Денисов А. С. Основы формирования эксплуатационно-ремонтного цикла автомобилей. - Саратов: Изд-во СГГУ, 1999.
7. Кузнецов д. В. Повышение надежности цилиндропоршневой группы автотракторных двигателей: Дис. … канд. техн. наук. - Саранск: Изд-во Мордовского университета, 1999.
8. Иванченко Н. Н., Скуридин А. А., Никитин М. Д. Кавитационные разрушения в дизелях. - Л.: Машиностроение, 1970.
9. Арнольд Л. В., Михайловский Г. А., Селиверстов В. М. Техническая термодинамика и теплопередача. 2-е изд., перераб. М.: 1979.
10. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей/Под общ. ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. 4-е изд., перераб. и доп. М.: 1983. 372 с.
11. Шестопалов К. С. Легковые автомобили. 4-е изд., перераб, И доп. М.: 1983. 208 с.
12. Кузьмин А. В., Чернин И. М., Козинцев Б. С. Расчеты деталей машин: Справочное пособие./Под ред. Ж. И. Васюка. Минск: Высшейшая школа, 1986.-400 с.
13. Заблонский К. И. Детали машин./Под ред. Е. В. Бондарчука. Киев: Вища школа, 1985.-518с.
14. Методическое указание к выполнению раздела «Охрана труда» в дипломных проектах (работах) и экспертизы безопасности проектов (работ).-Костанай, 1996.-24с.
15. Шкрабак В. С., Казлаускас Т. К. Охрана труда./ Под ред. Н.Д. Нагайцева.-М.:Агропромиздат, 1989.-480с.
16. Когай Э. И., Хамкин В. А. Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта./ Под ред. Н. В. Пинчук.-М.:Транспорт, 1984.-253с.
17. Петренко И. Я., Чужинов П. И. Экономика сельскохозяйственного производства. - Алма-Ата.: Кайнар, 1992.-560с.
18. Банников А. Г. и другие. Охрана природы. М. Агропромиздат. 1985.
19. Стандарт предприятия. Общие требования к оформлению текстового и графического материала. СТП 132.10-99.-Костанай, 1999.-40с.
20. Информация о ценах на товары и услуги. Челябинск. 2002 -с.216.
21. Информация о ценах на материалы. Челябинск. 2002 -с.65.