Двигатели внутреннего сгорания (всех типов и любого назначения). Двигатели Стирлинга. Дизели. Роторные двигатели. Газовые турбины

В данном издании рассмотрена методика проектирования, расчета и оценки технико-экономических показателей двигателей внутреннего сгорания.

В учебном пособии рассмотрены вопросы общего устройства и принципы работы энергетических установок, теоретические основы рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания. Анализируется влияние основных конструктивных и эксплуатационных факторов на протекание этих процессов, на индикаторные и эффективные показатели двигателей. Во второй части приведены методики и примеры теплового расчета ДВС.

В рекомендациях приведены исходные данные для выполнения курсовой работы по тепловому расчёту наиболее распространённого вида энергетических установок - автомобильных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). В доступной форме описаны алгоритм и методика расчётов циклов ДВС для режима номинальной мощности. Приведены необходимые справочные данные, примеры расчётов циклов двигателей с искровым зажиганием и дизеля, включающие примеры выполнения графической части.

В методических указаниях изложена информация по общему устройству механизмов и систем двигателя внутреннего сгорания, их назначение и взаимодействие в рабочем процессе.

Расчетное определение характеристик элементарных лопаточных венцов турбины. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Рассмотрены структура двигателестроительного завода, организация сборочных работ ГТД и входящих в ее состав технологических операций, методы достижения точности сборки узлов, типы соединений, используемые при производстве ГТД, контроль в сборочном процессе. На примере сборки двухкаскадного высокотемпературного ГТД показаны процессы сборки узлов и газогенератора, технология сборки роторов (барабанов и рабочих колес). Представлена теоретическая основа обеспечения взаимозаменяемости комплектов рабочих лопаток по дисбалансу. Проведен сравнительный анализ используемых при сборке колес весовых характеристик рабочих лопаток и имеющегося технологического оборудования для статической балансировки комплектов распределения лопаток по пазам диска на ЭВМ. Описаны конструкция и технологические возможности автоматизированного рабочего места комплектовщика комплекса АРМКо-1. Рассмотрены вопросы модульности конструкции ГТД и взаимозаменяемости его узлов, а также технологического обеспечения при сборке ГТД и возможности введения дифференцированного ресурса работы для комплектов рабочих лопаток роторов компрессора и турбины. Предложены варианты конструкции, обеспечивающие возможность замены бандажированных комплектов лопаток ротора турбины без разборки изделия.

Рассматривается проблема повышения надежности подшипниковых узлов коленчатых валов среднеоборотных дизельных двигателей. Представлен анализ характера разрушений и отказов подшипников коленчатого вала. Предложены конструкторско-технологические решения, направленные на снижение температуры масла и повышение ресурса подшипников. Разработана математическая модель, позволяющая определить гидродинамическое давление и температуру в подшипниках скольжения коленчатого вала. Приведены результаты экспериментов и расчетов.

В работе представлена теоретическая модель двигателя Стирлинга схемы альфа с внутрицикловым аккумулированием теплоты, основанная на теплотехнических зависимостях, описывающих рабочий процесс. Показано решающее влияние эффективности теплового аккумулятора на термический КПД цикла двигателя.

Рассмотрены основные понятия теории авиационных лопаточных машин, их классификация, общее устройство и работа. Проанализированы термогазодинамические процессы в элементах лопаточных машин. Кратко изложены вопросы, связанные с характеристиками лопаточных машин и их регулированием. В приложении содержатся необходимые материалы для выполнения расчетно-графической работы «Расчет осевого компрессора».

В учебном издании рассмотрена методика проектирования, расчета и оценки технико-экономических показателей энергетических средств АПК.

Приведена краткая концепция и методология построения виртуальной модели камеры сгорания и расчет течения газа средствами программного обеспечения ANSYS. Рассматриваются вопросы создания геометрической модели корпуса камеры сгорания, форсунки с завихрителем, жаровой трубы, сборки элементов камеры сгорания. Приводится расчет параметров течения газа в камере сгорания.

Приведены назначение, особенности строения и работы гильз цилиндров автомобильных двигателей. Рассмотрены их различные дефекты. Приводятся сведения о современных подходах, методах и технологиях восстановления гильз цилиндров двигателя.

Рассмотрено определение основных параметров газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных установок (ГТУ) энергетического, транспортного и авиационного назначения и их узлов на основе приближенного расчета для проведения дальнейших детальных термогазодинамических расчетов элементов и уточнения параметров ГТД и ГТУ.

Пособие посвящено вопросам теории и математическому описанию газовых двигателей автоматического оружия. Описаны методы расчетов при проектировании, логика проектирования. Приведены примеры расчетов и конструктивного оформления.

Курсовая работа по дисциплине «Теория трактора» предназначена для оценки тягово-скоростных и тягово-экономических показателей тракторов с целью последующего подбора отдельных типов и марок с.-х. машин и орудий по величине тягового усилия, а также разработки агротехнических требований к новым и модернизированным тракторам.

В учебном пособии изложены теоретические основы проектирования системы управления компрессором для обеспечения газодинамической устойчивости. Приведены методические рекомендации по проектированию системы управления компрессором за счет использования системы регулируемых направляющих аппаратов и клапана перепуска воздуха.

Формирование конструктивных схем ГТД и расчет осевых сил в турбокомпрессоре. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

В учебном пособии приведены основные подходы к моделированию теплового состояния крышек цилиндров поршневых двигателей внутреннего сгорания.

В методических указаниях рассмотрены принципы построения диаграммы режимов для теплофикационной турбины с одним регулируемым отбором. Даны пояснения по расчету уравнений основных линий диаграммы и их графическому построению.

Прочностное проектирование лопаток и дисков ГТД в конечно-элементном комплексе ANSYS. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Проведен анализ конструкции форсажных камер. Разработана методика создания компоновки форсажной камеры с газодинамическим расчетом и расчетом на прочность.

В целях выбора расчетных параметров степени радиальности при проектировании проточной части радиально-осевой турбины, работающей в составе импульсной системы наддува комбинированных двигателей, предлагается использовать оптимизационный алгоритм метода множителей Лагранжа в составе предложенного в более ранних работах авторов комплексного подхода, объединяющего положительные стороны существующих математических моделей и методов расчета турбины

В настоящем учебном пособии сделаны акценты методического характера на рассмотрении деталей и принципиальных моментов, возникающих при изучении основных понятий и соотношений технической термодинамики, понимание которых необходимо для правильного их использования в инженерной деятельности теплоэнергетика. При обосновании модели одномерной поточной системы, в том числе для течений Пуазейля и Куэтта, используется материал из курса гидрогазодинамики. Это позволяет продемонстрировать тесную связь между разными разделами теоретических основ теплотехники, описывающими процессы, протекающие в оборудовании энергоустановок. Рассмотрено применение основных соотношений технической термодинамики для различных видов энергоустановок и устройств, применяемых в теплотехнике.

Приведены методы расчета и проектирования турбин в составе современных и перспективных авиационных, стационарных, транспортных газотурбинных двигателей и комбинированных установок. Показаны методы оптимизации ступеней турбин и многоступенчатых турбин в целях получения максимального значения КПД в рамках заложенных ограничений по массе, размерам, числу ступеней в зависимости от места расположения турбины в составе газотурбинных двигателей. Рассмотрены методы определения потерь энергии и характеристик турбин в составе авиационных, энергетических, транспортных и комбинированных двигателей на различных режимах работы.

Рассмотрены физические процессы, теория и проектирование многоступенчатых газовых турбин газотурбинных двигателей и газотурбинных установок энергетического, транспортного и авиационного назначения, методы выбора их основных параметров и газодинамического расчета. Настоящее учебное пособие является второй частью полного издания учебного пособия по теории и проектированию газовых турбин. Первая часть пособия «Теория и проектирование ступени газовой турбины» выпущена в 2006 г. Издательством МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Рассмотрены вопросы расчета и проектирования воздушной системы охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин, конструктивные схемы охлаждаемых лопаток, способы подвода охлаждающего воздуха к лопаткам. Изложены методы расчета температурного поля лопаток турбины, особенности расчета каждой из них, иллюстрированные примерами расчета. Особое внимание уделено физической стороне процессов, протекающих в охлаждаемой конструкции, взаимосвязанным проблемам термодинамики, аэродинамики охлаждаемой турбины, а также вопросам экономической эффективности высокотемпературного газотурбинного двигателя с охлаждаемой турбиной.

В первой части учебного пособия рассмотрены основные уравнения теории лопаточных машин для установившегося течения вязкого газа. Особое внимание уделено их применению в центробежных компрессорах газотурбинных двигателей.

Для усвоения основных положений теории и приобретения практических навыков в необходимом объёме учебное пособие содержит: краткое изложение определений и законов технической термодинамики; метод расчёта термодинамических процессов; рассмотрение характерных особенностей термодинамических циклов тепловых машин разного предназначения; требования и рекомендации для выполнения курсовой работы, а также пример одного из вариантов её выполнения.

Рассмотрены способы рекуперации тепловых потерь мобильной компрессорной установки. Представлены возможные структурные схемы мобильных компрессорных установок с системой рекуперации тепловых потерь. Для каждого из рассмотренных вариантов выполнен термодинамический анализ энергетической эффективности; установлена её зависимость от основных режимных факторов, влияющих на работу установки. Приведены примеры решения задач и даны задачи для самостоятельного расчёта различных систем рекуперации тепловых потерь мобильной компрессорной установки.

В издании приведены методики расчета рабочего процесса (тепловой расчет) и построения теоретических эксплуатационных характеристик двигателя внутреннего сгорания. Рассмотрен пример расчета.

После многолетнего проведения расчетных исследований радиально-осевой турбины турбокомпрессора ТКР-14 представлен аналитический обзор пространственных методов расчета турбины. Дан рабочий инструмент по изучению структуры потока и проектированию проточной части турбины, работающей в составе комбинированного двигателя

После многолетнего проведения расчетных исследований радиально-осевой турбины турбокомпрессора ТКР-14 [1 – 14] представлен аналитический обзор методов расчета турбинной ступени на среднем радиусе. Авторы работы ставят цель дать рабочий инструмент по расчету и проектированию турбины, работающей в составе комбинированного двигателя

Практикум содержит необходимые теоретические сведения и методику расчётов современных двигателей внутреннего сгорания с впрыском лёгкого топлива. Приведён пример теплового расчёта рабочих процессов ДВС, показана методика построения индикаторной диаграммы и диаграммы теплового баланса.

Предлагается использовать в составе предложенной в более ранних статьях авторов комплексной модели расчета и проектирования метод ЦНИДИ, что позволит сделать оценку эффективности работы турбины в составе импульсной системы наддува комбинированного двигателя

В учебном издании рассмотрена методика проектирования, расчета и оценки технико-экономических показателей двигателей внутреннего сгорания.

Актуальность работы обусловлена недостаточной изученностью процессов маслоснабжения цилиндров четырехтактных поршневых двигателей с традиционным кривошипно-шатунным механизмом и комбинированной системой смазки. Цель исследования — получение экспериментальных данных о характере распределения моторного масла по окружности цилиндра двигателя внутреннего сгорания указанного типа.

Представлены основные соотношения метода конечных элементов в инкрементальной постановке расчета физически нелинейной задачи определения напряженно-деформированного состояния заготовки коленчатого вала в процессе обкатки галтелей. Остаточные напряжения в заготовке устанавливают с помощью упруго-пластической модели материала. Проведено сравнение результатов расчета напряженно-деформированного состояния с экспериментальными данными.

Приведены методика и результаты расчетного и натурного моделирования механических потерь в цилиндропоршневой группе ДВС. Проведенное сравнение значений этого показателя для малоразмерного дизеля, полученных различными методами при прочих равных условиях, доказывает адекватность принятых подходов к моделированию механических потерь.

Проведен анализ выявленных неисправностей и отказов двигателей внутреннего сгорания семейства ЯМЗ-530 с начала выпуска по настоящее время. На основе полученных результатов с помощью специализированного программного продукта разработана интерактивная система поиска и устранения неисправностей. В зависимости от условий работать с данной системой можно с различных устройств: стационарного компьютера, ноутбука, планшетного компьютера и мобильного телефона. Успешная реализация проекта позволит сократить затраты на ремонт двигателей, повысить качество сервисного обслуживания и потребительские свойства продукции ОАО «Автодизель».

Рассматриваются способы и результаты экспериментального исследования основных эксплуатационных показателей судового дизеля типа Ч 9,5/11 при его форсировании путём газотурбинного наддува. Определён комплекс внешних показателей двигателя при умеренной степени наддува. Установлены сравнительные температурные поля цилиндровой втулки и индикаторные диаграммы форсированного и дефорсированного вариантов двигателя. Приведены факторы, сдерживающие дальнейший рост уровня форсирования, намечены пути их нейтрализации. Работы выполнялись в совместной (Института физики Дагестанского научного центра РАН и Астраханского государственного технического университета) Лаборатории проблем моторной энергетики. Сотрудники Лаборатории форсировали тип серийного двигателя, который обладал наиболее низкими технико-экономическими показателями среди аналогичных машин. При этом были установлены нижние и верхние допустимые пределы форсирования, что позволит использовать существующие условия производства с минимумом конструкционных и технологических изменений

Разобраны примеры создания твердотельных моделей основных деталей двигателей внутреннего сгорания. Для студентов, обучающихся по специальности «Двигатели внутреннего сгорания».

Проектный расчет шнекоцентробежного насоса. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

В работе предлагается использовать оптимизационный алгоритм метода неопределенных множителей Лагранжа в составе предложенного в более ранних работах авторов комплексного метода расчета, объединяющего положительные стороны существующих математических моделей и методов расчета турбины. Представлены характеристики турбин по КПД и по мощности в стационарном потоке.

Представлены результаты сравнительной оценки динамических параметров для двигателей внутреннего сгорания, выполненных по классической схеме с центральным кривошипно-шатунным механизмом и с кривошипно-шатунным механизмом со сдвоенными кинематическими связями, выполненном с использованием двух коленчатых валов. Расчеты проводились при определенных условиях и допущениях. Теоретические выкладки даны на основе приведенной расчетной схемы, имеют классический подход к определению значений, расчеты которых велись в программной среде MathCad по классическим и оригинальным зависимостям.

Проектный расчет многоступенчатых осевых компрессоров и турбин авиационных ГТД с помощью программных комплексов KOMPRESSOR и TURBINA., Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Приведены условия домашних заданий, примеры их выполнения, а также необходимые теоретические сведения. Задания направлены на формирование у обучающихся навыков проведения расчетов напряженно-деформированного состояния и прочности лопаток и дисков турбин как в 2D-, так и в 3D-постановках. Дополнительно рассмотрено решение задачи конструктивно-прочностной оптимизации диска турбины.

Рассмотрены методы регулировки систем газораспределения и зажигания поршневого двигателя.

Приведены сведения о материалах, используемых при изготовлении лопаток газотурбинных двигателей. Рассмотрены микроструктуры современных сплавов с ориентированной структурой: никелевых монокристаллических ЖС32 и ЖС40, эвтектического сплава типа ВКЛС, а также сплава на основе интерметаллида Ni3Al – ВКНА-1В. В лабораторной работе студенты изучают влияние химического состава, кристаллографического направления и термообработки на микроструктуру и свойства сплавов.

Актуальность работы связана с проблемой высоких механических потерь на трение в безнаддувных быстроходных малоцилиндровых четырехтактных поршневых дизелях. Цель исследования состоит в проверке эффективности применения опытного поршня с жесткой юбкой, по предварительным данным обеспечивающего снижение механических потерь в цилиндро-поршневой группе. Метод проверки заключался в сравнении контрольных показателей серийного и опытного поршней. В качестве контрольных показателей приняты: сила трения поршня в цилиндре и формируемые ее работой механические потери; температуры в характерных зонах поршня; температуры стенки цилиндра и моторного масла, обусловленные трением поршня; момент сопротивления прокручиванию коленчатого вала установки с поршнем в цилиндре. Сравнение проводилось как на основе моделирования, так и на основе экспериментов на макетной установке, выполненной на базе малоразмерного дизеля 1Ч 85/80 (ТМЗ-450Д). Объекты сравнения — серийный поршень указанного дизеля и опытный поршень с повышенной жесткостью юбки, что обеспечивается специальными ребрами жесткости, связывающими стенку юбки с бобышками поршня. Результаты моделирования показали преимущество опытного поршня перед серийным по признакам снижения: механических потерь на 4 %, износа юбки поршня на 33 %, температур центра камеры сгорания и верхней кромки днища поршня на 5 и 10 % соответственно. Экспериментальная проверка позволила установить, что опытный поршень при прочих равных условиях прокрутки без сжатия, сгорания и охлаждения обеспечил снижение момента сопротивления прокручиванию на 3 %, температур стенки цилиндра на 9 % и моторного масла на 6 %. Результаты сравнительного расчетного моделирования и эксперимента указывают на определенную перспективу замены серийного поршня на опытный, связанную с возможностью снижения температуры днища поршня и механических потерь

Расчет параметров надежности ответственных деталей авиационного ГТД. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)