Разработка электромагнитного привода клапанов ГРМ

Перечень чертежей:

1. Рабочие чертежи узлов: головки двигателей ЗМЗ-406М и ЗМЗ-406, электромагнитный клапан выпускного клапана с описанием порядка сборки и установки, с позициями.
2. Рабочие чертежи деталей и узлов: клапан ГРМ, направляющая пружины, контргайка тарели, тарель, клапан впускной с габаритными размерами, с техническими требованиями:

Перед сборкой все детали проверяются на дефектоскопе.

Чистота поверхности резьбы проверяется под микроскопом.

Люфт в резьбовом соединении не допускается.

Контргайка фиксирует тарель без заеданий.

Острые кромки притупить.

Резьба М10х0,5 – левая.

Поверхность резьбы HRC 26-40.

Поверхность тарели полирована.

Поверхность цементируется и калится до HRC 58.

Неуказанные предельные отклонения размеров H14, h14, IT14/2.

Неуказанные радиусы 0,3 max.

Клапан закален до HRC 58.

Размер со звездочкой для выпускного клапана 31,5 мм.

3. Рабочие чертежи деталей: втулка, каркас катушки, верхняя пружина, нижняя пружина, корпус-крышка, нижний сердечник электромагнита, верхний сердечник электромагнита с неуказанными предельными отклонениями, с обозначением шероховатости, с допусками формы:

Внутренняя поверхность втулки закаливается до HRC 58.

Толщина всех стенок 1 мм.

Допускается замена материала на проволоку 50ХФА ГОСТ 14963-78.

Число рабочих витков 9.

Полное число витков 11±0,5.

Направление навивки пружины – левое.

Остальные технические требования по ГОСТ 16118-70, группа точности 2.

Приведены размеры для справок.

Число рабочих витков 6.

Полное число витков 8±0,5.

Направление навивки пружины – правое.

Толщина боковых и верхней стенок 2 мм.

Верхняя поверхность соприкосновения с тарелью полируется.

Отверстия сверлить по месту соединения.

4. Экономическое обоснование проекта с таблицами и диаграммами:

Стоимость деталей на изготовление электромагнитного привода

Расчет экономии средств по топливу

Соотношение эксплуатационных затрат

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 29 страницах, где описана разработка электромагнитного привода клапанов газораспределительного механизма (ГРМ) для двигателя ЗМЗ-406.

         Проведен тепловой расчет двигателя с помощью программы SYNG по следующим исходным данным:

• Давление окружающей среды 1013  МПа
• Температура окружающей среды  К
• Радиус кривошипа/длина шатуна   2540
• Степень сжатия           50
• Давление остаточных газов  1100  МПа
• Подогрев заряда 00 К
• Температура остаточных газов    К
• Коэффициент наполнения   8000
• Показатель политропы сжатия 38
• Показатель политропы расширения 28
• Понижение температуры в ОНВ 0 К
• Давление наддува 1013 МПа
• Показатель политропы сжатия в компрессоре 0000

Внешнее смесеобразование:

• Дoля участвующего топлива 0000
• Массовая доля углерода в топливе 1250
• Низшая теплота сгорания топлива 000 МДж/кг
• Массовая доля углерода в топливе 3750
• Молекулярная масса топлива 00 кг/кмоль
• Массовая доля кислорода в топливе         5000
• Скрытая теплота парообразования 0 кДж/кг
• Теплоемкость паров топлива 0 кД ж/(кг·град)
• Теплоемкость воздуха 0000  кДж/(кг·град К)
• Внутреннее смесеобразование:
• Низшая теплота сгорания топлива 000 МДж/кг
• Массовая доля водорода в топливе 1300
• Массовая доля углерода в топливе 8600
• Коэффициент избытка воздуха 9500
• Массовая доля кислорода в топливе         0100
• Продолжительность процесса сгорания 0 град ПКВ
• Угол опережения воспламенения 000 град ПКВ
• Коэффициент эффективности сгорания 7278
• Показатель характера сгорания 0000
• Коэффициент тепловыделения 7800

В виде таблиц представлены результаты расчетов процессов сгорания, сжатия и расширения.  Для процессов впуска и выпуска принимается давления – 0,075 МПа и 0,060 МПа соответственно.

Выполнен расчет показателей двигателя. Данные занесены в таблицу:

Рассчитаны силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме двигателя. Результаты сведены в таблицу, на основе которой построена диаграмма сил.

Проведен расчет основных деталей привода: клапанной пружины и электромагнита привода. Результаты расчетов приведены в таблице:

Для расчета экономической эффективности  проекта выполнено сравнение существующего двигателя с модернизированным. Составлены сметы затрат на приобретение комплектующих, стоимости неиспользованных деталей серийного дизеля и затрат на изготовление конструкции электромагнита привода. Определены капитальные вложения – 17100 руб. и себестоимость – 22595 руб.

В виде таблицы показаны результаты расчетов показателей для стандартного ЗМЗ-406 и модернизированного ЗМЗ-406М. из нее видно, что годовой экономический эффект от внедрения модернизированного привода – 91,5 тыс. руб. Также рассчитан срок окупаемости – 0,18 г.

В ходе выполнения работ были проведены следующие расчеты: тепловой,  показателей двигателя, сил, действующих в КШМ.

Также рассчитаны основные детали привода – электромагнит и пружина клапана.

Выполнена экономическая оценка проекта. Для этого сравнили два двигателя – стандартный и модернизированный. Экономический эффект от внедрения – 91,5 тыс. руб., а срок окупаемости – 0,18 г.

В программе: Компас 3D v