Разработка автомобильного двигателя мощностью 90 кВт

Данный раздел дипломного проекта относится к вопросу обеспечения безопасности жизнедеятельности при производстве и эксплуатации проектируемого двигателя (мощность 90 кВт, частота вращения коленчатого вала 5300 об/мин). Данный бензиновый четырехтактный 16 клапанный двигатель применим в легковом автомобилестроении.

Анализ вредных и опасных производственных факторов

Опасные производственные факторы

С точки зрения техники безопасности представляют опасность для здоровья людей следующие факторы:

Ш вращающиеся части двигателя (частота вращения до 5300 об/мин);

Ш зоны с высокими температурами (до 120⁰С на поверхности двигателя, до 500⁰С в зоне выпускного коллектора);

Ш повышенные давления в цилиндрах двигателя, Р_max=59 Бар;

Ш перемещения узлов и деталей, обладающих большой массой, при сборке и проведении ремонтных работ;

Ш образование взрывоопасной концентрации паров масла в картере двигателя и паров топлива в моторном отсеке автомобиля;

Ш создание аварийной ситуации вследствие неправильной эксплуатации двигателя;

Ш элементы двигателя, работающих под высоким напряжением (рабочее напряжение в высоковольтной части системы зажигания до 20 кВ).

Вредные производственные факторы

На организм человека при обслуживании двигательной установки оказывают вредное влияние следующие факторы:

Ш шум (от привода механизмов, выпуска отработавших газов и т.п.);

Ш вибрация (от неуравновешенных вращающихся деталей);

Ш наличие паров топлива и масла (вблизи элементов топливной системы);

Ш наличие ядовитых выпускных газов двигателя;

Ш наличие ядовитых паров Антифриза (в радиаторе, шлангах и расширительном бачке);

Ш высокочастотные электромагнитные поля (система зажигания).

Технические мероприятия по устранению

вредных производственных факторов

При проектировании двигателя и автомобиля предусматриваются следующие мероприятия:

Ш детали поршневой группы, коленчатый вал, шатуны, газораспределительный механизм и его цепной привод закрыты корпусными деталями (защита);

Ш выхлопная система расположена под днищем автомобиля, в труднодоступном при эксплуатации месте. Применена схема выпуска, исключающая попадание бензина на нагретые детали двигателя;

Ш двигатель имеет масло и бензостойкое уплотнение по всем сопряжениям, исключающее течи огнеопасных жидкостей;

Ш для поддержания частоты вращения коленчатого вала в заданных пределах в системе управления двигателем предусмотрен ограничитель максимальных оборотов двигателя (отсечка), отключающую в случаи необходимости топливоподачу;

Ш обеспечен удобный доступ ко всем агрегатам, требующим обслуживания во время эксплуатации;

Ш предусмотрена эффективная замкнутая система вентиляции картера двигателя.

Требования безопасности при эксплуатации двигателя

При эксплуатации двигателя необходимо соблюдать следующие требования безопасности:

Ш не допускаются к обслуживанию двигателя лица, не имеющие технических знаний по эксплуатации, а следовательно и обслуживанию двигателей аналогичного класса, а также не прошедшие инструктаж по технике безопасности;

Ш при заливке топлива и масла нельзя использовать открытый огонь, а также проводить заправку автомобиля при включенном двигателе;

Ш необходимо своевременно очищать наружные поверхности двигателя и моторного отсека от подтеков топлива и масла;

Ш при появлении запаха бензина в моторном отсеке и салоне автомобиля своевременно предпринять меры по исправлению и устранению течи бензина в системе питания двигателя;

Ш при выполнении работ по регламентному обслуживанию и ремонту двигателя пользоваться только низковольтным освещением (36 В);

Ш следить за исправностью огнетушителя и наличием аптечки, а так же соблюдением сроков их хранения, держать в легкодоступном месте в салоне автомобиля;

Ш при пользовании газовым анализатором для забора проб отработавших газов из приемной трубы выпускного коллектора производить только в термоизолирующих рукавицах;

Ш работы по регулировкам двигателя, связанным с его частичной разборкой, производить при отключенной системе бортового питания (со снятой ”массовой” клеммой с аккумулятора).

Производственная санитария

Шум работающего двигателя обусловлен аэродинамическими и газодинамическими процессами, происходящими в его системах, а также процессами механического взаимодействия с его деталями.

Аэродинамический шум возникает при выпуске отработавших газов и впуске свежего заряда. Причины возникновения шума обусловлены физическими явлениями, и их почти нельзя устранить, можно лишь предпринять ряд мероприятий по снижению шумности.

Борьба с шумом двигателя ведется следующими методами:

Ш воздействием на возмущающие силы (применение глушителей шума на выпуске, уменьшение жесткости процесса сгорания, уменьшение интенсивности перекладки поршня, уменьшение интенсивности ударов при выборке зазоров в сопряжениях);

Ш уменьшение передачи звуковых вибраций от источника возмущений на излучающие шум поверхности (применение на пути распространения колебаний звукопоглощающих материалов, шумо-изоляция);

Ш снижение эффективности излучения отдельными наружными элементами двигателя (применение экранов, изменение конфигурации деталей, уменьшение площади поверхности, излучающей шум).

Уровень шума двигателя определяется величиной звукового давления. Основными источниками шума при работе силового агрегата автомобиля являются:

Ш система впуска-выпуска;

Ш цилиндропоршневая группа;

Ш зубчатые передачи;

Ш газораспределительный механизм;

Ш коробка переключения передач.

Ш трансмиссия и подвеска, при двигателе в сборе с агрегатом передвижения.

Ш дополнительные агрегаты двигателя

Расчет общего шума двигателя

Расчет уровня шума производится графоаналитическим методом для точки, удаленной от двигателя на 0,5 м (расстояние от двигателя до водительского места в салоне). Двигатель установлен на специальном акустическом стенде в условиях открытого пространства, ограничивающие поверхности стенда облицованы звуконепроницаемым материалом. При работе двигателя возникает шум, который регламентируется отраслевой нормой, а также требованиями ЕС по акустической активности двигателя. При расчете используем диаграммы Скуридина. По заданному числу оборотов (5000 об/мин) и мощности Ne=90 кВт в координатах «Ne - n»в точке пересечения с прямой, равной интенсивности шума L, проводим прямую, параллельную прямой равной интенсивности, и на ее продолжении определяем уровень шума двигателя.

Уровень механического шума

Lм = L1 + L2,

где L1 - уровень шума, исходящего от 1 м² боковой поверхности двигателя, дБ. Величина определяется по диаграмме в зависимости от мощности и числа оборотов коленчатого вала двигателя: L1=84 дБ. L2 - поправка, учитывающая излучение шума в зависимости от конструктивных особенностей двигателя (величины зазоров в сопряжениях, демпфирующее влияние масляного слоя).

L2 = f (C,L),

где С = K1 a DSz/(c (G**0,33)),

a - количество блоков в двигателе, а=1;

D - диаметр цилиндра, 0,089 м;

S - ход поршня, 0,080 м;

Z - число цилиндров в блоке, Z=4;

c - 14,1Е+05 г/с*см² - акустическое сопротивление;

G - вес двигателя, 0,135 т;

К1 =1,2 - коэффициент, учитывающий демпфирующее влияние масляного слоя.

Итого: С = 5,44е-07

Из номограммы находим: L2 = 3,5 дБ.

В итоге получаем: Lм = 84 дБ + 3,5 дБ = 87,5 дБ.

Таблица 10.1. Допустимые значения уровней звукового давления

Таблица 10.2. Допустимые уровни внутреннего шума автотранспортных средств

Для снижения уровня шума применяется:

Ш активный трехэлементный глушитель шума выпуска;

Ш капотирование (установка капота) двигателя путем облицовки поверхностей моторного отсека звукопоглощающим материалом, обладающим коэффициентом поглощения не менее 0,5 при частоте 500 Гц.

Уровень шума в салоне на месте водителя:

Lс = L - 20lgГ -10lg4П, где Г=0,5 м.

Lc = 69 дБ - полученный результат удовлетворяет требованиям документа СН 3223-85 - санитарные нормы допустимого уровня шума на рабочих местах.

Вибрация

Вибрационные колебания возникают из-за неуравновешенности сил инерции 2 порядка, которые пытаются оторвать или прижать двигатель к подушкам опоры, для уменьшения передачи вибраций, силовой агрегат устанавливается на трех резинометаллических опорах. Вибрации, передающиеся непосредственно в салон автомобиля к креслу водителя, гасятся с помощью смягчающих материалов обивки салона и сидений. По ГОСТ 12.1.012-90 уровень вибраций не должен превышать 92 дБ.

Микроклимат и загрязнение окружающей среды

На производстве должны соблюдаться нормы концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Токсичность двигателя определяется с учетом вредных веществ в воздухе рабочей зоны:

Таблица 10.3. Токсичные компоненты в воздухе рабочей зоны.

Уровень токсичности определяется с учетом среднесуточного содержания в отработавших газах компонент СО, СО₂, NOx, CH, лимитируемых нормами ЕВРО-2. Для снижения токсичности ОГ предусматриваются следующие мероприятия:

Ш регулировка состава горючей смеси;

Ш применение эффективной камеры сгорания, повышающей полноту сгорания топлива;

Ш использование четырехклапанной схемы газораспределения, улучшающей очистку, наполнение и, соответственно, процесс сгорания в цилиндре;

Ш повышение температуры отработавших газов;

Ш использование нейтрализатора ОГ.

Пожарная безопасность

Пожарная безопасность двигателя обеспечивается:

Ш надежным уплотнением элементов систем питания и смазки, исключающих течи масла и бензина;

Ш расположением впускного и выпускного коллекторов с разных сторон, исключающим попадание топлива на нагретые элементы выпускной системы;

Ш комплектацией транспортного средства огнетушителем по ГОСТ Р 51709-2001 «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки». Легковые и грузовые автомобили должны комплектоваться порошковыми или хладоновыми огнетушителями с вместимостью корпуса не менее 2 л (типа ОП-2 или ОХ-2). На всех автомобилях огнетушители должны располагаться в кабине, в непосредственной близости от водителя или в легкодоступном месте. Запрещается хранение огнетушителей в багажнике, кузове и в других местах, доступ к которым затруднен.

Для предупреждения возникновения пожароопасных ситуаций на автомобиле запрещается:

Ш подавать бензин при неисправной топливной системе;

Ш применять для мытья двигателя бензин и другие ЛВЖ;

Ш оставлять в кабинах и на двигателе загрязненные маслом и топливом использованные обтирочные материалы.

Список литературы

автомобильный двигатель коленчатый вал шатун

Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания. Под ред. Н.Х.Дьяченко - Л.: Машиностроение, 1979.

Основы конструирования ДВС, конспект лекций.

Технология производства ДВС, конспект лекций.

Справочник конструктора-машиностроителя, под ред. В.И.Анурьева - М.: Машиностроение, 1992.

Охрана труда в машиностроении, сборник нормативно-технических документов в 2 т. - М.: Машиностроение, 1990.

Охрана труда в машиностроении, под ред. Е.Я.Юдина - М.: Машиностроение, 1983.

Безопасность жизнедеятельности в энергомашиностроении, Т.Т. Каверзнева и др.: СПбГТУ, 1996.

Охрана труда, методические указания по дипломному проектированию. Сост. А.И. Гнездов, Л., СПбГТУ, 1991.

Основы менеджмента. Конспект лекций.

Машиностроительное черчение, С.А.Фролов и др. - М.: Машиностроение, 1981.

«Расчет рабочего цикла ДВС, Ю.Н.Исаков, В.В.Ларионов, А.К.Костин.

Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет поршневых и комбинированных двигателей, Орлин - М.: Машиностроение, 1984.

Конструирование и расчет автотракторных двигателей, Вихерт М.М., 1964.

Технология производства ДВС, В.В.Румянцев, В.В.Ларионов. Учебное пособие, Л., 1991.

Технология производства ДВС, М.Л. Ягудин - М.: Машиностроение, 1981.

Технология двигателестроения, Б.П.Артемьев и др. - М.: Машиностроение, 1992.

Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости. Уч-к для ВУЗов. Обельницкий А.М., Егорушкин Е.А., Чернявский Ю.Н.. - М.: ИПО «Полигран», 1995. - 272 с., ил.

Токсичность ДВС. В.В.Горбунов, А.Н.Потроханцев,1998г.

Токсичность автомобильных двигателей . К.А. Морозов, 2000г.

Список интернет сайтов (ссылки)

20. http://www.vazclub.com

21. http://autotun.ucoz.ru/index/dvigatel_vaz_2112/0-33

22. http://www.audiomobile.ru/life/10682.html

23. http://www.baltkam.ru/

24. http://www.sigma.spb.ru/

Размещено на Allbest.ru