Институт транспорта
Кафедра сервиса автомобилей
и технологических машин
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТИТТМО В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ
Методические указания по выполнению контрольных работ по дисциплине "Эксплуатация ТиТТМО в зимних условиях" для студентов направления подготовки 23.03.03 "Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов"
Составитель А.А. Панфилов,
Кандидат технических наук
г. Тюмень
ТИУ
Эксплуатация ТиТТМО в зимних условиях: метод. указ. по выполнению контрольных работ по дисциплине по дисциплине "Эксплуатация ТиТТМО в зимних условиях" для студентов направления подготовки 23.03.03 "Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов" / сост. А.А. Панфилов; Тюменский индустриальный университет. – 1-е изд. – Тюмень: Издательский центр БИК, ТИУ, 2017.– 16 с.
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры сервиса автомобилей и технологических машин
«__» ________ 2017 года, протокол № ___.
Аннотация
Методические указания по выполнению контрольных работ по дисциплине "Эксплуатация ТиТТМО в зимних условиях" для студентов направления подготовки 23.03.03 "Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов". Данная дисциплина изучается в одном семестре.
Приведены варианты заданий для выполнения контрольных работ студентов по дисциплине. Даны методические указания к выполнению контрольной работы.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение. 4
1. Методические указания к выполнению контрольной работы.. 5
2. Конструктивные особенности котлов-подогревателей. 5
3. Расчет котла-подогревателя. 7
Список литературы.. 9
Приложение 1. 10
Приложение 2. 14
ВВЕДЕНИЕ
В процессе изучения дисциплины «Эксплуатация ТиТТМО в зимних условиях» следует учесть, что эта дисциплина достаточно тесно связана со многими другими дисциплинами, читаемыми в рамках образовательной программы.
Дисциплина «Эксплуатация Т и ТТМО в зимних условиях» относится к вариативной части, в том числе по выбору студента - профиль ЭТМ. Б.1.В/В.2
Для полного усвоения данной дисциплины студенты должны знать следующие разделы ФГОС: Б.1.Б.9 – математика, Б.1.Б.10 – физика, Б.1.Б.11 – химия, Б.1.Б.15 – прикладная механика, Б.1.Б.20 – теплотехника.
Знания по дисциплине «Эксплуатация Т и ТТМО в зимних условиях» необходимы студентам данного направления для усвоения знаний по следующим дисциплинам: Б.1.В.2 – Эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования; Б.1.В.5 – Технологические процессы технического обслуживания и ремонта транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования; Б.1.В/В.7 – Технология, техническое обслуживание и ремонт специальной нефтепромысловой техники; для выполнения выпускной квалификационной работы.
Особое внимание в процессе изучения дисциплины следует уделить специфике эксплуатации техники в зимних условиях. К настоящему времени издано много учебников и учебных пособий по данной дисциплине, однако они не учитывают специфику работы предприятий, занимающихся технической эксплуатацией ТиТТМО.
Цель дисциплины:
Дисциплина «Эксплуатация ТиТТМО в зимних условиях» имеет своей целью формирование основ компетенций для оптимизации эксплуатации транспортно-технологических машин и оборудования в зимних условиях. Предметом изучения дисциплины являются основные направления научно-технического прогресса на автомобильном транспорте при эксплуатации ТиТТМО в зимних условиях.
Задачи дисциплины:
- изучитьконструктивные особенности машин и оборудования северного исполнения;
- изучить комплекс мероприятий по подготовке эксплуатации этих машин и оборудования в зимних условиях;
- уметь выполнять инженерные расчеты по определению термодинамических условий пуска энергетических установок из холодного состояния;
- подбор подогревателей по тепловой производительности;
- требования к эксплуатационным материалам при их использовании при низких температурах.
Результаты обучения
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: критерии оценки климатических условий и приведение их к стандартным условиям; требования, предъявляемые к эксплуатационным материалам в условиях низких температур; конструктивные особенности транспортно-технологических машин и оборудования северного исполнения.
Уметь: выполнять расчеты, связанные с подбором предпусковых подогревателей и условий движения по снежной целине и ледяной переправе.
Владеть: компьютерными программами для обработки результатов испытаний топливной аппаратуры на стенде, расчетами при проектировании энергоустановок.
Выполнение заданий по контрольной работе позволяет студенту уточнить знания и приобрести практические навыки принятия технических решений на автотранспортных предприятиях при эксплуатации транспортных машин в зимних условиях.
- МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Контрольная работа предусматривает расчет котла-подогревателя для соответствующего двигателя согласно варианту по исходным данным.
В результате выполнения контрольной работы студент должен
знать конструктивные особенности котлов-подогревателей современных двигателей, порядок пуска двигателя с тепловой подготовкой при низких температурах окружающей среды;
уметь подбирать котел-подогреватель для соответствующего двигателя.
Контрольная работа выполняется на стандартных листах формата А4 (210*297) мм в машинописном виде. Расчеты должны сопровождаться используемыми формулами с соответствующими пояснениями и указанием литературных источников.
Последовательность выполнения работы
1. Изучить конструкцию котла-подогревателя.
2. Знать назначение каждого агрегата и прибора котла-подогревателя.
3. Изучить порядок подготовки котла-подогревателя к пуску, работе и его выключению.
4. Выполнить расчет котла-подогревателя на тепловую производительность (исходные данные берутся по данным двигателя-прототипа). Определить расход топлива на работу котла-подогревателя.
- КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОТЛОВ-ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ
Общие положения. Пусковой подогреватель предназначен для подогрева жидкости в системе охлаждения и масла в поддоне картера двигателя перед его пуском при температуре окружающей среды ниже (–250С – для дизелей и –30оС для бензиновых двигателей). Подогреватель состоит из следующих узлов и систем:
1- Котла в сборе с горелкой.
2- Электромагнитного топливного клапана с форсункой и электронагревателем топлива в сборе.
3- Насосного агрегата с электродвигателем, вентилятором, жидкостным и топливным насосами.
4- Системы зажигания.
5- Пульта управления котлом –подогревателем.
Котел представляет собой теплообменник, состоящий из двух цилиндрических рубашек, заполняемых жидкостью и газохода. Схема котла-подогревателя представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. - Схема котла-подогревателя
Горелка котла обеспечивает процесс смесеобразования и сгорания топлива. Горелка соединяется с котлом болтами. В горелке устанавливается электроискровая свеча и форсунка в сборе с электромагнитным клапаном и электронагревателем топлива.
Насосный агрегат обеспечивает подачу топлива и воздуха в горелку котла, а также обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости в системе охлаждения двигателя в период его предпускового подогрева.
Система зажигания котла обеспечивает воспламенение смеси в горелке за счет высоковольтного разряда, образуемого между электродами свечи.
Пульт управления обеспечивает ручное дистанционное управление работой подогревателя. Управление осуществляется с помощью одного переключателя, имеющего четыре положения:
0 – все выключено;
1 – розжиг. Включены искровая свеча (контакт СТ), насосный агрегат (контакт АМ), электромагнитный топливный клапан (контакт КЗ). Это положение переключателя нефиксированное, подпружиненное. При прекращении воздействия на тумблер переключатель автоматически устанавливается в положение 2.
2 – работа. Включены насосный агрегат (контакт АМ) и электромагнитный топливный клапан (контакт КЗ).
3 – продувка и подогрев топлива. Включены насосный агрегат и электронагреватель топлива (контакт АМ).
- РАСЧЕТ КОТЛА-ПОДОГРЕВАТЕЛЯ
Необходимое количество тепла на подогрев двигателя, КДж/ч:
, (1)
| где | Сдв | – | условная теплоемкость двигателя, кДж/град; |
| ΔТ | – | необходимая величина подогрева двигателя; | |
| tкор.п | – | температура коренных подшипников принимается равной –10 0С; | |
| to | – | начальная температура двигателя, принимается равной –40 оС; | |
| t | – | продолжительность тепловой подготовки двигателя, час; | |
| α | – | коэффициент теплоотдачи от поверхности двигателя в окружающую среду (в зависимости от скорости ветра и качества утеплительных средств двигателя принимается в пределах 15…80 кДж/м2*ч*град); | |
| F | – | площадь охлаждаемой поверхности двигателя, м2. |
Сдв=смет·Ммет+см·Мм+сж·Мж, (2)
| где | смет, см, сж | – | удельная теплоемкость соответственно металла, масла, охлаждающей жидкости, кДж/кг*град, (смет=0,83; см=2,08; сж=4,17); |
| Ммет,, Мм,, Мж | – | масса соответственно металла, масла, охлаждающей жидкости. |
, (3)
Продолжительность тепловой подготовки двигателя принять 30 мин. Массы рассчитываются с учетом данных таблицы 1.
Таблица 1
Данные для определения массы двигателя
| Тип двигателя | Уд.масса, кг/кВт | Емкость смаз. системы, л | Емкость системы охл. л |
| Бензиновый | 1,5…2,5 | (0,06…0,1)·Ре | (0,13…0,25)·Ре |
| Автом. дизель | 3…5 | (0,14…0,2)·Ре | (0,15…0,3)·Ре |
| Тракт.(стац) дизель | 5…6 | (0,18…0,3)·Ре | (0,5…0,7)·Ре |
Плотность охлаждающей жидкости (антифриза) и масла соответственно принимается 1,0 и 0,9 кг/л.
, (4)
| где | i | – | число цилиндров двигателя; |
| D,S | – | соответственно, диаметр и ход поршня двигателя; | |
| Кп | – | коэффициент, учитывающий действительную поверхность; двигателя, принимается равным 1,25…1,3. |
По найденной теплопроизводительности подогревателя необходимо проверить температуру головки блока цилиндров в конце разогрева.
, (5)
| где | сгол | – | условная удельная теплоемкость головки блока; |
| t | – | продолжительность тепловой подготовки двигателя, час; |
Найденная температура головки не должна быть ниже +40 0С!
, (6)
| где | В | – | постоянный коэффициент принимаемый для головки из чугуна –0,45, алюминиевого сплава –0,5. |
Расход топлива на подогрев двигателя при определенной температуре окружающей среды в заданное время:
, (7)
| где | Hu | – | теплотворная способность топлива (для дизтоплива 42,5*103 кДж/кг, для бензина 44*103 кДж/кг); |
| ηп | – | КПД подогревателя, принимается равным 0,6. |
Расчетная мощность отопителя:
Рот=·Q /t, кВт, (8)
где t = 1800с.
Техническая характеристика двигателей для выполнения контрольной работы представлены в приложения 1. Номер варианта заданий выбираются по порядковому номеру студен та в зачётно-экзаменационной ведомости.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература.
1. Бакуревич Ю.Л. и др. Эксплуатация автомобилей на Севере [Текст] / Ю.Л. Бакуревич. ‑ М. Транспорт. 1973. - 180с
2. Влияние режимов прогрева автомобильного двигателя зимой на расход топлива: учебное пособие [Текст] / Н. С. Захаров [и др.]; ТюмГНГУ. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. - 148 с.
3. Двигатели внутреннего сгорания [Текст] / Под редакцией В.Н. Луканина. ‑ М. Высшая школа. 2004. ‑ 311с
4. Колобов М.П. Эксплуатационные материалы для автомобилей и специальных машин [Текст] / М.П. Колобов ‑ М. 1997. ‑ 167с.
5. Корректирование давления воздуха в шинах при эксплуатации автомобилей зимой: монография [Текст] / Н.С. Захаров, Г.В. Абакумов - Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. - 162 с.
6. Приспособленность автомобилей к зимним условиям эксплуатации по температурному режиму двигателей: монография [Текст] / С. А. Эртман. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2014. - 128 с.
7. Штайн Г.В. Эксплуатация транспортных, транспортно-технологических машин и оборудования в зимних условиях [Текст] / Г.В. Штайн, А.А. Панфилов – Тюмень, ТИУ, 2016. – 52 с.
Дополнительная литература
8. Сервис транспортных, технологических машин и оборудования в нефтегазодобыче [Текст]: учебное пособие / Н.С. Захаров [и др.]; ред. Н.С. Захаров; ТюмГНГУ. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – 508 с.
9. Методические указания к практическим работам.
10. Конспект лекций.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Техническая характеристика двигателей
Таблица П1.1
Бензиновые двигатели
| Вариант | |||||||||
| Параметры | ВАЗ-11194 | ВАЗ-21124 | ВАЗ - 2123 | ЗМЗ 406.10 | ЗМЗ-511 | ЗМЗ-402 | ЗМЗ-409 | УМЗ-4218 | УМЗ-4178 |
| Номинальная мощность, кВт | 106,6 | 73,5 | 65,5 | 60,3 | |||||
| Номинальная частота вращения мин-1 | |||||||||
| Число и расположение цилиндров | Р-4 | Р-4 | Р-4 | Р-4 | V-8 | Р-4 | Р-4 | Р-4 | Р-4 |
| Степень сжатия e | 11,5 | 10,5 | 9,3 | 9,3 | 7,6 | 8,2 | 8,2 | ||
| S/D | 0,98 | 0,92 | 0,97 | 0,93 | 0,93 | 0,98 | 0,92 | ||
| Диаметр цилиндра D, мм | 76,5 | 95,5 | |||||||
| Ход поршня S, мм | 75,6 | 75,6 | |||||||
| Рабочий объем цилиндров Vh, л | 1,3 | 1,6 | 1,7 | 2,28 | 4,25 | 2,44 | 2,693 | 2,89 | 2,445 |
| Максимальный вращ. момент, Н·м | 127,5 | 200,9 | 182,4 | ||||||
| Минимальный удельный расход топлива, г/кВт×ч |
Продолжение таблицы П1.1
| Вариант | |||||||||
| Параметры | УМЗ А2755 | ВАЗ 21179 | ВАЗ 21129 | ВАЗ 21126 | МеМЗ-307 | МеМЗ-317 | МеМЗ -A13L | ГАЗ -14 | ЗИЛ - 114 |
| Номинальная мощность, кВт | 78,5 | 51,5 | 56,6 | 161,4 | 220,0 | ||||
| Номинальная частота вращения мин-1 | |||||||||
| Число и расположение цилиндров | Р-4 | Р-4 | Р-4 | Р-4 | Р-4 | Р-4 | Р-4 | 8-V | 8-V |
| Степень сжатия e | 10,3 | 10,5 | 9,8 | 9,8 | 10,5 | 8,5 | 9,5 | ||
| S/D | 0,95 | 1,03 | 0,92 | 0,92 | 0,98 | 0,95 | 1,03 | 0,880 | 0,880 |
| Диаметр цилиндра D, мм | 96,5 | 77,5 | 77,4 | ||||||
| Ход поршня S, мм | 75,6 | 75,6 | 73,5 | 73,5 | 79,5 | ||||
| Рабочий объем цилиндров Vh, л | 2,69 | 1,8 | 1,6 | 1,6 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 5,526 | 6,959 |
| Максимальный вращ. момент, Н·м | 220,5 | 107,8 | 112,7 | 451,3 | 559,2 | ||||
| Минимальный удельный расход топлива, г/кВт×ч | 278,8 | 273,4 |
Таблица П1.2
Дизельные двигатели
| Вариант | |||||||||
| Параметры | ЯМЗ-6561 | ЯМЗ-6582 | ЯМЗ-856 | ЯМЗ- | ЯМЗ-536 | ЯМЗ-651 | КамАЗ 740.10 | КамАЗ 740.30 | КамАЗ 7403.10 |
| Номинальная мощность, кВт | 220,6 | 242,6 | 154,4 | ||||||
| Номинальная частота вращения мин-1 | |||||||||
| Число и расположение цилиндров | V-6 | V-8 | V-12 | P-4 | P-6 | P-4 | V-8 | V-8 | V-8 |
| Степень сжатия e | 17,5 | 17,5 | 16,4 | 17,5 | 17,5 | 16,4 | 16,5 | ||
| S/D | 1,07 | 1,07 | 1,22 | 1,22 | 1,26 | ||||
| Диаметр цилиндра D, мм | |||||||||
| Ход поршня S, мм | |||||||||
| Рабочий объем цилиндров Vh, л | 11,15 | 14,86 | 25,86 | 4,43 | 6,65 | 11,12 | 10,86 | 10,86 | 10,86 |
| Максимальный вращ. момент, Н·м | |||||||||
| Минимальный удельный расход топлива, г/кВт×ч | 213,5 |
Продолжение таблицы П1.2
| Вариант | |||||||||
| Параметры | КамАЗ 740.70 | КамАЗ 740.602 | Д-245 | Д-243 | F4L-912 Дейтц | МАN | Т928 Татра | ОМ401 М. Бенц | ЗМЗ-514 |
| Номинальная мощность, кВт | 46,3 | 83,5 | |||||||
| Номинальная частота вращения мин-1 | |||||||||
| Число и расположение цилиндров | V-8 | V-8 | Р-4 | Р-4 | Р-4 | 6-Р | 8-V | 10-V | |
| Степень сжатия e | 16,8 | 17,9 | 15,1 | 16,5 | 17,2 | ||||
| S/D | 1,08 | 1,08 | 1,14 | 1,14 | 1,2 | 1,24 | 1,08 | 1,04 | 1,08 |
| Диаметр цилиндра D, мм | |||||||||
| Ход поршня S, мм | |||||||||
| Рабочий объем цилиндров Vh, л | 11,76 | 11,76 | 4,75 | 4,75 | 3,77 | 10,35 | 11,76 | 15,95 | 2,235 |
| Максимальный вращ. момент, Н·м | 385,5 | ||||||||
| Минимальный удельный расход топлива, г/кВт×ч | 194,5 |
Таблица П1.3
Современные автотракторные двигатели
| Вариант | |||||||
| Параметры | ЯМЗ-8401 | ЯМЗ-8424 | ЗИЛ-645 | КАЗ-642 | ГАЗ-542.10 | АЗЛК-21423 (диз.) | ЗМЗ-4024 (инж.) |
| Номинальная мощность, кВт | |||||||
| Частота вращения, мин-1 | |||||||
| Число и расположение цилиндров | 12-V | 8-V | 8-V | 6-V | 4-P | 4-P | 4-P |
| S/D, мм | 140/140 | 140/140 | 115/110 | 120/120 | 120/105 | 82/89,5 | 92/92 |
| Рабочий объем цилиндров Vh, л | 25,86 | 25,86 | 8,74 | 8,4 | 6,23 
| 1,9 | 2,445 |
| Максимальн. вращ момент, Нм | 1412,2 | 314,4 | 103,8 | 181,4 | |||
| Минимальный удельный расход топлива, г/кВт·ч | |||||||
| Среднее эффективное давление при номинальной мощности, МПа | 1,08 | 1,03 | 0,87 | 0,71 | 0,634 | 0,687 | 1,0 |
Продолжение таблицы П1.3
| Вариант | |||||||
| Параметры | ЯМЗ-850 | ЯМЗ-238НД3 | ЯМЗ-238НД4 | ЯМЗ-238НД5 | ЯМЗ-238ГМ2 | ЯМЗ-236А | ЯМЗ-236Г |
| Номинальная мощность,кВт | |||||||
| Частота вращения, мин-1 | |||||||
| Число и расположение цилиндров | V-12 | V-8 | V-8 | V-8 | V-8 | V-6 | V-6 |
| Степень сжатия e | 15,5 | 15,5 | 15,5 | 15,5 | 16,5 | 16,5 | 16,5 |
| S/D | 1,0 | 1,077 | 1,077 | 1,077 | 1,077 | 1,077 | 1,077 |
| Диаметр цилиндра D, мм | |||||||
| Ход поршня S, мм | |||||||
| Рабочий объем цилиндровVh, л | 25,86 | 14,86 | 14,86 | 14,86 | 14,86 | 14,86 | 14,86 |
| Максимальный вращ. момент, Н×м | |||||||
| Удельный расход топлива при номин. мощности г/кВт.ч |
Продолжение таблицы П1.3
| Вариант | |||||||
| Параметры | КамАЗ-740.11-240 | КамАЗ-740.13-260 | КамАЗ-7401 | Д-145Т | Д-260Т | СМД-21 | СМД-83 |
| Номинальная мощность, кВт | 62,5 | 106,6 | |||||
| Частота вращения, мин-1 | |||||||
| Число и расположение цилиндров | V-8 | V-8 | V-8 | Р-4 | Р-6 | Р-4 | V-8 |
| Степень сжатия e | 16,5 | 16,5 | 16,5 | ||||
| S/D | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,14 | 1,136 | 1,166 | 0,88 |
| Диаметр цилиндра D, мм | |||||||
| Ход поршня S, мм | |||||||
| Рабочий объем цилиндров Vh, л | 10,85 | 10,85 | 10,85 | 4,15 | 7,12 | 6,33 | 12,2 |
| Максимальный вращ. момент, Н×м | |||||||
| Удельный расход топлива при номин. мощности, г/кВт.ч |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА ЗАДАНИЙ ПО КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«тюменский ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ университет»
Институт транспорта
Кафедра сервиса автомобилей
и технологических машин
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине
«Эксплуатация ТиТТМО в зимних условиях»
Выполнил студент:
Проверил: к.т.н., доцент кафедры
Методическое издание
Составитель
Панфилов Александр Анатольевич