Расчет основных параметров автомобильного двигателя
Проектирование автомобильного двигателя дизельного типа, расчет его технических характеристик. Тепловой и динамический расчеты. Размеры двигателя, оценка его показателей. Расчет системы смазки (масляный насос, центрифуга, масляный радиатор, подшипники).
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.12.2013 |
| Размер файла | 327,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство по образованию
Хакасский технический институт -
филиал федерального автономного государственного учреждения
высшего профессионального образования
"Сибирский федеральный университет"
Курсовой проект
Абакан 2012
Задание
Спроектировать автомобильный двигатель дизельного типа номинальной мощностью , при номинальной частоте вращения , прототипом является двигатель ЯМЗ - 240. Коэффициент избытка воздуха ; степень сжатия ; молекулярная масса дизельного топлива ; теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива .
По своим основным техническим характеристикам (удельным показателям): удельному эффективному расходу топлива , диаметру цилиндра , спроектировать масляный насос, центрифугу, масляный радиатор и подшипники скольжения.
Содержание
- Введение
- 1. Тепловой расчет
- 1.1 Свежая смесь и продукты сгорания
- 1.2 Процесс впуска
- 1.3 Процесс сжатия
- 1.4 Процесс сгорания
- 1.5 Процесс расширения
- 1.6 Индикаторные показатели рабочего цикла
- 1.7 Эффективные показатели двигателя
- 1.8 Основные размеры двигателя
- 1.9 Анализ и оценка показателей двигателя
- 2. Динамический расчет
- 2.1 Силы давления газов на поршень
- 2.2 Силы инерции
- 2.3 Суммарная сила
- 2.4 Суммарный индикаторный крутящий момент
- 2.5 Нагрузки на шатунные шейки коленчатого вала
- 3. Расчет системы смазки
- 3.1 Расчет масляного насоса
- 3.2 Расчет центрифуги
- 3.3 Расчет масляного радиатора
- 3.4 Расчет подшипников
- Заключение
- Список использованных источников
Введение
Прогресс в автомобильной промышленности, дальнейшее увеличение грузооборота автомобильного транспорта предусматривает не только количественный рост автопарка, но и значительное улучшение использования имеющихся автомобилей, повышение культуры эксплуатации, увеличение межремонтных сроков службы.
В области развития и совершенствования автомобильных двигателей основными задачами являются: расширение использования дизелей, снижение топливной экономичности и удельной массы двигателей, стоимости их производства и эксплуатации. На принципиально новый уровень ставится борьба с токсичными выбросами двигателей в атмосферу, а также задачи по снижению шума и вибрации в процессе их эксплуатации. Значительно больше внимания уделяется использованию электронно-вычислительных машин при расчетах и испытаниях двигателей. В настоящее время вычислительная техника широко используется на моторостроительных заводах, в научно-исследовательских центрах, конструкторских и ремонтных организациях, а также в высших учебных заведениях.
Выполнение сегодняшних задач требует от специалистов, связанных с производством и эксплуатацией автомобильных двигателей, глубоких знаний теории, конструкции и расчета двигателей внутреннего сгорания.
1. Тепловой расчет
1.1 Свежая смесь и продукты сгорания
Количество свежей смеси, получающейся из 1 кг топлива по формуле (1.1), кмоль/кг:
(1.1)
.
При полном сгорании топлива продуктами сгорания являются углекислый газ СО2, водяной пар Н2О, избыточный кислород О2 и азот N2. Отдельные компоненты определяют по формулам (1.2), (1.3), (1.4) и (1.5), кмоль/кг:
(1.2)
(1.3)
(1.4)
(1.5)
Общее количество продуктов полного сгорания по формуле (1.6), кмоль/кг:
(1.6)
Химический коэффициент молекулярного изменения по формуле (1.7):
(1.7)
1.2 Процесс впуска
Потери давления на впуске определяется по формуле (1.9), :
(1.9)
Определяют давление в конце пуска (1.10), , (МПа), температуру (1.11), Ta (K) и коэффициент наполнения (1.12), зv:
(1.10)
(1.11)
(1.12)
где: - температурный подогрев заряда,
- коэффициент остаточных газов,
- температура остаточных газов,
Давление остаточных газов определяется по формуле (1.13),
(1.13)
1.3 Процесс сжатия
Подсчитывают давление pc, МПа, и температуру Tc (К) в конце сжатия по формулам (1.14) и (1.15):
(1.14)
(1.15)
где: - средний показатель политропы сжатия,
1.4 Процесс сгорания
В расчете используется уравнение сгорания и определяют по формуле (1.16):
(1.16)
По уравнению сгорания определяют максимальную температуру рабочего цикла .
где: - низшая теплота сгорания топлива, .
- коэффициент использования тепла, который учитывает потери тепла в процессе сгорания, .
- степень повышения давления, равная отношению максимального давления сгорания к давлению конца сжатия, .
- действительный коэффициент молекулярного изменения
рассчитывается по формуле (1.18):
(1.18)
- средняя мольная теплоемкость рабочей смеси при постоянном объеме, ее определяют по формуле (1.19), кДж/кмоль·град:
(1.19)
(1.20)
- средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном объеме, ее определяют по формуле (1.21), кДж/кмоль·град:
(1.21)
Выбранные и полученные расчетом величины подставляют в уравнения сгорания (1.16) и решают их относительно Tz, К:
Давление сгорания подсчитывают по выбранной ранее степени повышения давления определяется по формуле (1.22),
(1.22)
Степень предварительного расширения определяется по формуле (1.23):
(1.23)
Степень последующего расширения определяется по формуле (1.24):
(1.24)
1.5 Процесс расширения
Расчет процесса расширения заключается в определении параметров состояния газа в конце расширения, когда поршень находится в В.М.Т. Давление и температуру подсчитывают по формулам (1.25) и (1.26) политропного процесса, МПа, К:
(1.25)
(1.26)
где: - средний показатель политропы расширения,
1.6 Индикаторные показатели рабочего цикла
Теоретическое среднее индикаторное давление определяется по формуле (1.27), МПа:
(1.27)
Среднее индикаторное давление определяется по формуле (1.28), МПа:
(1.28)
Индикаторный КПД определяется по формуле (1.29):
(1.29)
где: - теоретически необходимое количество воздуха в кг/кг топлива, . Плотность заряда при пуске определяется по формуле (1.30), :
(1.30)
Индикаторный удельный расход топлива определяется по формуле (1.31), :
(1.31)
1.7 Эффективные показатели двигателя
Среднее давление механических потерь определяется по формуле (1.32), МПа:
(1.32)
Среднее эффективное давление определяется по формуле (1.33), МПа:
(1.33)
Механический КПД определяется по формуле (1.34):
(1.34)
Эффективный КПД определяется по формуле (1.35):
(1.35)
Эффективный удельный расход жидкого топлива определяется по формуле (1.36), :
(1.36)
1.8 Основные размеры двигателя
Рабочий объем одного цилиндра определяется по формуле (1.37), :
(1.37)
где: - тактность, ; - число цилиндров,
Диаметр цилиндра определяется по формуле (1.38), мм:
(1.38),
где: - отношение хода поршня к диаметру цилиндра,
Ход поршня определяется по формуле (1.39), мм:
(1.39),
Литраж определяется по формуле (1.40), :
(1.40)
Эффективная мощность определяется по формуле (1.41), кВт:
(1.41)
Крутящий момент на валу двигателя определяется по формуле (1.42), :
(1.42)
Часовой расход топлива определяется по формуле (1.43), кг/ч:
(1.43)
Средняя скорость поршня определяется по формуле (1.44), м/с:
(1.44)
1.9 Анализ и оценка показателей двигателя
В таблице 1 представлены сравнения показателей проектируемого двигателя с показателями прототипа.
Таблица 1 - Сравнения показателей двигателя
|
Показатели |
Обоз. |
Прототип |
Проект. дв |
|
|
Номинальная мощность, кВт |
264,8 |
274 |
||
|
Частота вращения при номинал. частоте, мин-1 |
2100 |
2200 |
||
|
Степень сжатия |
16,5 |
16,5 |
||
|
Среднее эффективное давление при номинальной частоте, МПа |
0,68 |
0,5843 |
||
|
Литраж, дм3 |
22,29 |
25,54 |
||
|
Отношение хода поршня к диаметру цилиндра |
1,08 |
1,2 |
||
|
Диаметр цилиндра, мм |
130 |
131 |
||
|
Ход поршня, мм |
140 |
158 |
||
|
Ср. скорость поршня на номинал. режиме, м/с |
9,8 |
11,59 |
||
|
Удельная (литровая) мощность, кВт/л |
11,9 |
|||
|
Удельный расход топлива на номинальном режиме, г/кВт ч |
238 |
253 |
2. Динамический расчет
2.1 Силы давления газов на поршень
Силы давления газов на поршень условно заменяют одной силой, приложенной к оси поршневого пальца. Ее определяют для ряда последовательных положений кривошипно-шатунного механизма, для этого перестраивают индикаторную диаграмму: вместо координат p-V (давление-объем) берут координаты p-б (давление-угол поворота кривошипа). Перестроение обычно выполняют методом проф.Ф.А. Брикса.
Под индикаторной диаграммой строят вспомогательную полуокружность радиусом . От центра полуокружности (точка O) в сторону нижней мертвой точки откладывают в масштабе поправку Брикса . Из центра O проводят лучи через принятый интервал угла поворота кривошипа (обычно 30?), а из центра O1 линии, параллельные этим лучам. Из точек пересечения линий с полуокружностью чертят линии, параллельны оси давлений, до пересечения с кривыми индикаторной диаграммы. Точки пересечения радиальных линий с полуокружностью и вертикальных с ее диаметром обозначают цифрами, соответствующими углу поворота кривошипа от нуля до 720? (для четырехтактного двигателя).
Справа от индикаторной диаграммы чертят координаты p-б. При этом ось абсцисс проводят на уровне линии атмосферного давления p0, так как здесь показывают избыточное давление над поршнем. Ось абсцисс диаграммы p-б разбивают вертикальными линиями на отрезки, длины которых в масштабе соответствуют интервалу угла поворота кривошипа.
Построение развернутой индикаторной диаграммы начинают от верхней мертвой точки начала впуска. Для этого величины давлений, полученные пересечением вертикальных линий с диаграммой p-V, переносят на соответствующие линии диаграммы p-б. Точку zд действительного давления сгорания отмечают на диаграмме p-б отдельно, имея ввиду, что ее положение соответствует 370? угла поворота кривошипа. Полученные точки соединяют плавной кривой.
Сила давления газа на поршень определяется по формуле (2.1), кН:
(2.1)
Для определения газовых сил по развернутой диаграмме пересчитывают масштаб этой диаграммы по формуле (2.2), кН/мм:
(2.2)
где: Mд - масштаб делений, ; Fп - площадь поршня, .
Шкалу сил наносят на оси ординат развернутой диаграммы.
Составляют сводную таблицу динамического расчета (табл.2). По развернутой диаграмме для каждого угла поворота кривошипа определяют значение силы давления газа Рг и вносят в графу 2 с соответствующим знаком. Силы считаются положительными, если они направлены к оси коленчатого вала, и отрицательными - если направлены от оси.
2.2 Силы инерции
Массы поршневой группы mп определяют по формуле (2.3) и массу шатуна mш определяют по формуле (2.4), кг, определяют по удельным конструктивным массам, приходящимся на единицу площади поршня Fп, кг/м2:
(2.3)
(2.4)
Силы инерции возникают в двигателе вследствие действия неуравновешенных масс кривошипно-шатунного механизма. Для определения этих масс действительный кривошипно-шатунный механизм заменяют динамически эквивалентной системой масс, сосредоточенных в двух точках. На оси поршневого пальца сосредоточена масса деталей, движущихся возвратно-поступательно определяется по формуле (2.5), кг:
(2.5)
где: - масса шатуна, приведенная к оси поршневого пальца определяется по формуле (2.6), кг:
(2.6)
На оси кривошипа сосредоточена масса деталей, движущихся вращательно определяется по формуле (2.7), кг:
(2.7)
где: - масса шатуна, приведенная к оси кривошипа определяется по формуле (2.8), кг:
(2.8)
- масса кривошипа определяется по формуле (2.9), кг:
(2.9)
Подсчитывают для каждого б силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс определяется по формуле (2.10), кН:
(2.10)
где: щ - угловая скорость вращения коленчатого вала определяется по формуле (2.11), :
(2.11)
R - радиус кривошипа, м. Значения множителя в зависимости от б и л заносят в графу 3 сводной табл.2. Полученные при расчете значения силы инерции pj записывают в графу 4 и по ним строят график этой силы.
Силы инерции вращающихся масс:
шатуна определяется по формуле (2.12), кН:
(2.12)
кривошипа определяется по формуле (2.13), кН:
(2.13)
суммарная определяется по формуле (2.14), кН:
(2.14)
2.3 Суммарная сила
Суммарная сила считается сосредоточенной на оси поршневого пальца, ее определяют сложением сил давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс определяется по формуле (2.15), кН:
(2.15)
Результаты расчета суммарной силы для различных углов поворота кривошипа заносят в графу 5 табл.2 и строят по этим данным график изменения силы P. Боковую силу, прижимающую поршень к стенке цилиндра, определяется по формуле (2.16), кН:
. (2.16)
Значения функции tgв в зависимости от л заносят в графу 6 сводной таблицы. Полученные при расчете значения силы N записывают в графу 7 и по ним строят график изменения этой силы.
Рассчитывают силу, действующую по оси шатуна определяется по формуле (2.17), кН:
(2.17)
Результаты расчетов заносят в графы 8 и 9 сводной таблицы. Затем строят график изменения этой силы. Сила считается положительной, если сжимает шатун, и отрицательной, если его растягивает.
Силу K, действующую по радиусу кривошипа, и тангенциальную силу T определяют по формулам (2.18) и (2.19), кН:
(2.18)
(2.19)
Результаты записывают в графы 10, 11, 12, и 13 сводной таблицы. По этим данным строят графики изменения сил K и T.
В таблице 2 представлены значения сил действующих в КШМ.
Таблица 2 - Значения сил действующих в КШМ
|
б, град |
Pг, кН |
сosб + лcos2б |
Pj, кН |
P, кН |
tgв |
N, кН |
1/cosв |
S, кН |
cos (б+в) /cosв |
K, кН |
sin (б+в) /cosв |
T, кН |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
|
0 |
0,325 |
1,3 |
-15,48 |
-15,161 |
0 |
0 |
1 |
-15,161 |
1 |
-15,161 |
0 |
0 |
|
|
30 |
-0,234 |
1,016 |
-12,1 |
-12,337 |
0,15 |
-1,851 |
1,011 |
-12,473 |
0,79 |
-9,746 |
0,631 |
-7,785 |
|
|
60 |
-0,234 |
0,35 |
-4,169 |
-4,403 |
0,26 |
-1,145 |
1,035 |
-4,557 |
0,27 |
-1,189 |
0,999 |
-4,399 |
|
|
90 |
-0,234 |
-0,3 |
3,574 |
3,34 |
0,3 |
1,002 |
1,047 |
3,597 |
-0,309 |
-1,032 |
1 |
3,34 |
|
|
120 |
-0,234 |
-0,65 |
7,743 |
7,509 |
0,26 |
1,952 |
1,035 |
7,772 |
-0,73 |
-5,482 |
0,733 |
5,504 |
|
|
150 |
-0,234 |
-0,716 |
8,529 |
8,295 |
0,15 |
1,244 |
1,011 |
8,386 |
-0,942 |
-7,814 |
0,369 |
3,061 |
|
|
180 |
-0,234 |
-0,7 |
8,339 |
8,105 |
0 |
0 |
1 |
8,105 |
-1 |
-8,105 |
0 |
0 |
|
|
210 |
-0,1614 |
-0,716 |
8,529 |
8,368 |
-0,15 |
-1,255 |
1,011 |
8,46 |
-0,942 |
-7,882 |
-0,364 |
-3,088 |
|
|
240 |
0,104 |
-0,65 |
7,743 |
7,847 |
-0,26 |
-2,04 |
1,035 |
8,122 |
-0,73 |
-5,728 |
-0,733 |
-5,752 |
|
|
270 |
0,8188 |
-0,3 |
3,574 |
4,393 |
-0,3 |
-1,318 |
1,047 |
4,599 |
-0,309 |
-1,357 |
-1 |
-4,393 |
|
|
300 |
3,1802 |
0,35 |
-4,169 |
-0,989 |
-0,26 |
0,257 |
1,035 |
-1,024 |
0,27 |
-0,267 |
-0,999 |
0,988 |
|
|
330 |
14,3167 |
1,016 |
-12,103 |
2,214 |
-0,15 |
-0,332 |
1,011 |
2,238 |
0,79 |
1,749 |
-0,631 |
-1,397 |
|
|
360 |
61,256 |
1,3 |
-15,486 |
45,77 |
0 |
0 |
1 |
45,77 |
1 |
45,77 |
0 |
0 |
|
|
370 |
92,534 |
1,2667 |
-15,089 |
77,445 |
0,052 |
4,027 |
1,001 |
77,522 |
0,976 |
75,586 |
0,225 |
17,426 |
|
|
390 |
41,0996 |
1,016 |
-12,103 |
28,997 |
0,15 |
4,35 |
1,011 |
29,316 |
0,79 |
22,907 |
0,631 |
18,297 |
|
|
420 |
12,6741 |
0,35 |
-4,169 |
8,505 |
0,26 |
2,211 |
1,035 |
8,802 |
0,27 |
2,296 |
0,999 |
8,496 |
|
|
450 |
5,88211 |
-0,3 |
3,574 |
9,456 |
0,3 |
2,837 |
1,047 |
9,9 |
-0,309 |
-2,922 |
1 |
9,456 |
|
|
480 |
3,6816 |
-0,65 |
7,743 |
11,425 |
0,26 |
2,97 |
1,035 |
11,824 |
-0,73 |
-8,34 |
0,733 |
8,374 |
|
|
510 |
2,83517 |
-0,716 |
8,529 |
11,364 |
0,15 |
1,705 |
1,011 |
11,489 |
-0,942 |
-10,705 |
0,369 |
4, 193 |
|
|
540 |
1,183 |
-0,7 |
8,339 |
9,522 |
0 |
0 |
1 |
9,522 |
-1 |
-9,522 |
0 |
0 |
|
|
570 |
0,325 |
-0,716 |
8,529 |
8,854 |
-0,15 |
-1,328 |
1,011 |
8,952 |
-0,942 |
-8,341 |
-0,369 |
-3,267 |
|
|
600 |
0,325 |
-0,65 |
7,743 |
8,068 |
-0,26 |
-2,098 |
1,035 |
8,35 |
-0,73 |
-5,89 |
-0,733 |
-5,914 |
|
|
630 |
0,325 |
-0,3 |
3,574 |
3,899 |
-0,3 |
-1,17 |
1,047 |
4,082 |
-0,309 |
-1, 205 |
-1 |
-3,899 |
|
|
660 |
0,325 |
0,35 |
-4,169 |
-3,844 |
-0,26 |
1 |
1,035 |
-3,979 |
0,27 |
-1,038 |
-0,999 |
3,806 |
|
|
690 |
0,325 |
1,016 |
-12,103 |
-11,778 |
-0,15 |
1,767 |
1,011 |
-11,907 |
0,79 |
-9,304 |
-0,631 |
7,432 |
|
|
720 |
0,325 |
1,3 |
-15,486 |
-15,161 |
0 |
0 |
1 |
-15,161 |
1 |
-15,161 |
0 |
0 |
2.4 Суммарный индикаторный крутящий момент
Для многоцилиндрового двигателя его определяют сложением крутящих моментов всех цилиндров. Графический способ построения зависимости суммарного момента от угла поворота кривошипа заключается в следующем. Крутящий момент, развиваемый в одном цилиндре, определяют как произведение тангенциальной силы и радиуса кривошипа определяется по формуле (2.20), Н·м:
. (2.20)
Величина R здесь постоянна, поэтому зависимость крутящего момента от угла поворота кривошипа будет иметь тот же характер, что и сила T.
Рассчитывают период изменения суммарного момента определяется по формуле (2.21), град:
(2.21)
где: i - число цилиндров, .
Пользуясь масштабом, рассчитывают величину момента (табл.3). По полученным данным строят график суммарного крутящего момента двигателя.
В таблице 3 представлено изменение крутящего момента двигателя.
Таблица 3 - Изменение крутящего момента двигателя
|
Угол, град |
Ординаты крутящего момента в цилиндрах, Н м |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||
|
0 |
0 |
-347,52 |
434,82 |
0 |
-454,41 |
78,05 |
|
|
10 |
-369,72 |
-123,24 |
451,88 |
-82,16 |
-410,8 |
20,54 |
|
|
20 |
-513,5 |
123,24 |
369,72 |
-164,32 |
-390,26 |
-20,54 |
|
|
30 |
-615,01 |
263,85 |
241,82 |
-243,95 |
-347,05 |
-110,36 |
|
|
40 |
-534,04 |
328,64 |
164,32 |
-308,1 |
-164,32 |
-86,27 |
|
|
50 |
-451,88 |
390,26 |
82,16 |
-390,26 |
-41,08 |
-61,62 |
|
|
60 |
-347,52 |
434,82 |
0 |
-454,41 |
78,05 |
0 |
|
Угол, град |
Ординаты крутящего момента в цилиндрах, Н м |
Суммарнй момент, Н м |
||||||
|
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|||
|
0 |
0 |
671,18 |
671,18 |
0 |
-467,1 |
300,67 |
886,87 |
|
|
10 |
1376,65 |
657,28 |
550,472 |
-82,16 |
-443,664 |
410,8 |
1955,88 |
|
|
20 |
1478,88 |
718,9 |
431,34 |
-156,104 |
-394,368 |
554,58 |
2037,57 |
|
|
30 |
1445,46 |
747,02 |
331,247 |
-258,09 |
-307,68 |
587,12 |
1734,38 |
|
|
40 |
1314,56 |
784,63 |
205,4 |
-328,64 |
-230,048 |
455,988 |
1602,12 |
|
|
50 |
1047,54 |
739,44 |
102,7 |
-410,8 |
-41,08 |
267,02 |
1232,4 |
|
|
60 |
671,18 |
671,18 |
0 |
-467,1 |
300,67 |
0 |
886,87 |
Величина среднего индикаторного крутящего момента, определенная по формуле Симпсона определяется по формуле (2.22), Н·м:
(2.22),
Эффективный крутящий момент на валу двигателя определяется по формуле (2.23), Н·м:
(2.23)
автомобильный двигатель дизельный подшипник
2.5 Нагрузки на шатунные шейки коленчатого вала
Силу, передаваемую на шатунную шейку вкладышем, находят графическим сложением силы, действующей по оси шатуна, с центробежной силой инерции вращающихся масс шатуна определяется по формуле (2.24), кН:
(2.24)
Сначала строят полярную диаграмму силы S, так как она является слагающей двух сил определяется по формуле (2.25):
(2.25)
В прямоугольных координатах вправо откладывают положительные значения силы T, вверх - отрицательные значения силы K.
Построение начинают с угла б = 0. Отложив значения сил T1 и K1, взятые из табл. 2, получают точку 1. Затем находят точку 2, определяемую величинами сил T2 и K2, соответствующих углу поворота кривошипа б = 30? и т.д. Точки 1, 2 и т.д. последовательно в порядке нарастания углов соединяют плавной кривой. Полученная кривая представляет собой полярную диаграмму силы S. Если нужно определить величину силы S для любого угла б, достаточно соединить полюс диаграммы O с точкой кривой, соответствующей данному углу (например, вектор S2 для б = 30?).
Для получения диаграммы силы, передаваемой вкладышем, достаточно в полученной полярной диаграмме полюс O переместить по вертикали на величину вектора KRш в точку Oш.
Кривая с точками 1, 2 и т.д., имеющая полюс в точке Oш, представляет собой полярную диаграмму нагрузки на шатунную шейку коленчатого вала Rшш.
Действующая на колено вала и вызывающая изгиб шатунной шейки суммарная сила определяется по формуле (2.26), кН:
(2.26)
Для ее нахождения откладывают от полюса Oш величину центробежной силы инерции вращающихся масс кривошипа KRк и находят новый полюс Oк. При этом диаграмма превращается в полярную диаграмму суммарной силы, воздействующей на колено. Векторы, соединяющие полюс Oк с соответствующими точками полярной диаграммы, представляют собой в масштабе силы Rк, изгибающие шатунные шейки.
Для расчета коленчатого вала требуется найти среднее Rшшср и максимальное Rшшmax значения сил, действующих на шатунную шейку.
В таблице 4 представлены изменение результаты расчетов .
Таблица 4 - Результаты расчетов
|
, град |
, кН |
|
|
0 |
25,1 |
|
|
30 |
21,1 |
|
|
60 |
12,05 |
|
|
90 |
10,9 |
|
|
120 |
15,3 |
|
|
150 |
17,6 |
|
|
180 |
17,9 |
|
|
210 |
18,2 |
|
|
240 |
16,6 |
|
|
270 |
11,9 |
|
|
300 |
10,14 |
|
|
330 |
8,12 |
|
|
360 |
35,9 |
|
|
370 |
68 |
|
|
390 |
22,5 |
|
|
420 |
11,4 |
|
|
450 |
15,9 |
|
|
480 |
20 |
|
|
510 |
21 |
|
|
540 |
19,4 |
|
|
570 |
18,2 |
|
|
600 |
15,7 |
|
|
630 |
11,7 |
|
|
660 |
11,5 |
|
|
690 |
20,6 |
|
|
720 |
25 |
3. Расчет системы смазки
3.1 Расчет масляного насоса
Масляная система обеспечивает смазку деталей двигателя с целью уменьшения трения, предотвращение коррозии, удаления продуктов износа и частичное охлаждение его отдельных узлов.
Одним из основных элементов смазочной системы является масляный насос, который служит для подачи масла к трущимся поверхностям движущихся частей двигателя.
Общее количество теплоты, выделяемое топливом при сгорании в течении 1 секунды определяется по формуле (3.1), кДж/с:
(3.1)
Количество теплоты, отводимой от двигателя определяется по формуле (3.2), кДж/с:
(3.2),
Циркуляционный расход масла определяется по формуле (3.3), :
(3.3)
где: - плотность масла,
- теплоемкость масла,
- температура нагрева масла в двигателе,
Циркуляционный расход с учетом стабилизации давления масла в системе определяется по формуле (3.4), :
(3.4)
Расчетная производительность насоса определяется по формуле (3.5), :
(3.5)
где: - объемный коэффициент подачи,
Диаметр начальной окружности шестерни определяется по формуле (3.6), мм:
(3.6)
где: - количество зубьев шестерни,
m - модуль зацепления, m=5 мм.
Диаметр внешней окружности шестерни определяется по формуле (3.7), мм:
(3.7)
Частота вращения шестерни (насоса) определяется по формуле (3.7), :
(3.7)
где: - окружная скорость на внешнем диаметре шестерни, м/с.
Длина зуба шестерни определяется по формуле (3.8), м:
(3.8)
Мощность, затрачиваемая на привод масляного насоса определяется по формуле (3.9), кВт:
(3.9)
где: - рабочее давление масла в системе,
- механический КПД масляного насоса,
3.2 Расчет центрифуги
Масляная центрифуга представляет собой центробежный фильтр тонкой отчистки масла от механических примесей.
Неполнопоточность центрифуги принимается равной 20%.
Производительность центрифуги определяется по формуле (3.10), :
(3.10)
Площадь отверстия сопла определяется по формуле (3.11), :
(3.11)
где: d - диаметр сопла центрифуги, d=2 мм.
Частота вращения ротора центрифуги в минуту определяется по формуле (3.12), :
(3.12)
где: е - коэффициент сжатия струи масла, е=1,0,R - расстояние от оси вращения ротора до оси ротора, R=0,04 м,
- момент сопротивления в начале вращения ротора, ,
- скорость нарастания момента сопротивления, .
Давление масла перед центрифугой определяется по формуле (3.13), МПа:
(3.13)
где: r0 - радиус оси ротора, r0=0,008 м,
б - коэффициент расхода масла через сопло, б=0,82,ш - коэффициент гидравлических потерь, ш=0,15.
3.3 Расчет масляного радиатора
Масляный радиатор представляет собой теплообменный аппарат для охлаждения масла, циркулирующего в системе двигателя. Производят расчет водомасляного радиатора (определяют поверхности охлаждения).
Коэффициент теплопередачи от масла к воде определяется по формуле (3.14), :
(3.14)
где: - коэффициент теплоотдачи от масла к стенке радиатора,
д - толщина стенки радиатора, д=0,2 мм =0,0002 м
- коэффициент теплоотдачи от стенок радиатора к воде,
- коэффициент теплопроводности стенки радиатора,
Поверхность охлаждения масляного радиатора, омываемая водой определяется по формуле (3.15), :
(3.15)
где: - средняя температура масла в радиаторе, К,
- средняя температура воды в радиаторе, К.
3.4 Расчет подшипников
Расчет подшипников скольжения на основе гидродинамической теории смазки заключается в определении минимально допустимого зазора между валом и подшипником, при котором сохраняется надежное жидкостное трение. Расчет производят на режиме максимальной мощности.
Диаметральный зазор для подшипника, залитого свинцовой бронзой определяется по формуле (3.16), м:
(3.16)
где: - диаметр коренной шейки, м.
Коэффициент, учитывающий геометрию коренной шейки определяется по формуле (3.17):
(3.17)
где: - рабочая ширина коренного вкладыша, м.
Минимальная толщина масляного слоя определяется по формуле (3.18), м:
(3.18)
где: - среднее удельное давление на коренные шейки, МПа,
- относительный зазор, м.
Величина критического слоя масла определяется по формуле (3.19), м:
(3.19)
где: - величина неровностей поверхности шейки после чистого шлифования, м,
- величина неровностей поверхности вкладыша после алмазного растачивания, м.
Коэффициент запаса надежности подшипника определяется по формуле (3.20):
(3.20)
Заключение
В данном курсовом проекте представлены расчеты количества свежей смеси и продуктов сгорания, основных характеристик процессов работы двигателей - процесса впуска, сжатия, сгорания, расширения, Оценки показателей работы двигателей - индикаторных, механических и эффективных, расчет сил и моментов, действующих в кривошипно-шатунном механизме в зависимости от угла поворота коленчатого вала, расчет системы смазки. Расчеты сделаны для автомобильного двигателя, прототипом которого является двигатель ЯМЗ-240.
Список использованных источников
1. "Расчет автомобильных двигателей" - методические указания по курсовому проектированию. А.В. Олейников, В.М. Санников. Красноярск, КГТУ, 2002 г.
2. "Двигатели ЯМЗ-236, ЯМЗ-238" - Г.Д. Чернышев. Ярославль, 1977 г.
3. "Расчет автомобильных и тракторных двигателей" - А.И. Колчин, В.П. Демидов, Москва, "Высшая школа", 2002 г.
4. "Справочник конструктора машиностроителя" - В.И. Анурьев 1,2 т, Москва, "Машиностроение", 1978 г.
5. "Допуски и посадки" - справочник. В.Д. Мягков, М.А. Палей и др. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1982г.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Техническая характеристика двигателя. Тепловой расчет рабочего цикла двигателя. Определение внешней скоростной характеристики двигателя. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма и системы жидкостного охлаждения. Расчет деталей на прочность.
курсовая работа [365,6 K], добавлен 12.10.2011Тепловой расчет двигателя: процесс впуска, сжатия, сгорания и расширения газов. Расчет индикаторных и эффективных показателей двигателя. Построение регуляторной характеристики тракторного дизеля. Кинематический расчет двигателя и расчет маховика.
курсовая работа [196,2 K], добавлен 20.10.2009Анализ тенденций развития автомобильного двигателестроения. Материалы в современном двигателестроении и тенденции применения новых материалов. Описание конструкции двигателя. Тепловой и динамический расчет. Технология работ по сборке-разборке двигателя.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 27.10.2012Тепловой расчет двигателя. Расчет рабочего цикла для определения индикаторных, эффективных показателей работы двигателя и температурных условий работы. Зависимость теплового расчета от совершенства оценки ряда коэффициентов. Проектирование двигателя.
курсовая работа [168,5 K], добавлен 01.12.2008Назначение двигателя и привода механизма газораспределения. Порядок работы цилиндров. Схема расположения колен коленчатого вала. Равномерность чередования одноименных тактов. Тепловой и динамический расчет двигателя. Расчет цилиндро-поршневой группы.
дипломная работа [6,3 M], добавлен 15.03.2011Расчет параметров состояния рабочего тела, соответствующих характерным точкам цикла. Расчет индикаторных и эффективных показателей двигателя, диаметра цилиндра, хода поршня, построение индикаторной диаграммы. Тепловой расчёт для карбюраторного двигателя.
курсовая работа [97,0 K], добавлен 07.02.2011Тепловой расчет двигателя на номинальном режиме работы. Расчет процессов газообмена, процесса сжатия. Термохимический расчет процесса сгорания. Показатели рабочего цикла двигателя. Построение индикаторной диаграммы. Расчет кривошипно-шатунного механизма.
курсовая работа [144,2 K], добавлен 24.12.2016Выбор основных конструктивных параметров дизельного двигателя. Параметры процесса газообмена. Сгорание в дизельном двигателе. Параметры, характеризующие рабочий цикл. Расчет перемещения, скорости и ускорения поршня. Расчеты основных деталей двигателя.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 18.01.2014Описание двигателя MAN 9L 32/40: общая характеристика и функциональные особенности, структурные элементы и их взаимодействие. Выбор и обоснование исходных данных для теплового расчета двигателя, определение эффективных показателей. Расчет на прочность.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.10.2011Расчет рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания: динамический анализ сил, действующих на кривошипно-шатунный механизм, параметры процессов, расход топлива; проект гидрозапорной системы двигателя; выбор геометрических и экономических показателей.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 12.10.2011
