Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Дипломная работа: Расчет автомобильного карбюраторного двигателя

Название: Расчет автомобильного карбюраторного двигателя
Раздел: Рефераты по транспорту
Тип: дипломная работа Добавлен 14:23:32 26 января 2008 Похожие работы
Просмотров: 751 Комментариев: 2 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

Министерство образования Российской Федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Транспортный факультет

Кафедра автомобильного транспорта

Курсовой проект

по автомобильным двигателям

Расчет автомобильного карбюраторного двигателя

Пояснительная записка

ГОУ ОГУ 150200.4.1.05.12 ПЗ

Руководитель проекта

_________Калимуллин Р.Ф.

«__»_______________2006г.

Исполнитель

студент гр. 03 ААХ-1

________Полстовалов А.М.

«__»_______________2006г.

Оренбург 2006г.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...4

1 Задание на курсовое проектирование……………………………………….…5 2 Тепловой расчет рабочего цикла………………………………………………6 2.1 Рабочее тело и его свойства………………………………………………….6 2.1.1 Топливо………………………………………………………………………6 2.1.2 Горючая смесь……………………………………………………………….6 2.1.3 Продукты сгорания………………………………………………………….7 2.2 Процесс впуска………………………………………………………………..8 2.2.1 Давление и температура окружающей среды……………………………..8 2.2.2 Давление и температура остаточных газов………………………………..8 2.2.3 Степень подогрева заряда…………………………………………………..8 2.2.4 Давление в конце впуска……………………………………………………8 2.2.5 Коэффициент и количество остаточных газов……………………………9 2.2.6 Температура в конце впуска………………………………………………..9 2.2.7 Коэффициент наполнения………………………………………………….9 2.3 Процесс сжатия……………………………………………………………..10 2.3.1 Показатель политропы сжатия……………………………………………10 2.3.2 Давление и температура конца процесса сжатия………………………10 2.3.3 Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце сжатия………10 2.4 Процесс сгорания……………………………………………………………11 2.4.1 Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси……………….11 2.4.2 Температура конца видимого сгорания………………………………….11 2.4.3 Степень повышения давления цикла……………………………………..13 2.4.4 Степень предварительного расширения………………………………….13 2.4.5 Максимальное давление сгорания………………………………………..13 2.5 Процесс расширения………………………………………………………...13 2.5.1 Показатель политропы расширения……………………………………...13 2.5.2 Давление и температура конца процесса расширения………………….13 2.6 Проверка точности выбора температуры остаточных газов……………...14 2.7 Индикаторные показатели рабочего цикла………………………………...14 2.7.1 Среднее индикаторное давление………………………………………….14 2.7.2 Индикаторный КПД……………………………………………………….15 2.7.3 Индикаторный удельный расход топлива………………………………..15 2.8 Эффективные показатели двигателя………………………………………..15 2.8.1 Давление механических потерь…………………………………………..15 2.8.2 Среднее эффективное давление…………………………………………..16 2.8.3 Механический КПД………………………………………………………..16 2.8.4 Эффективный КПД………………………………………………………...16 2.8.5 Эффективный удельный расход топлива………………………………...16 2.9 Основные параметры и показатели двигателя……………………………..16

2.10 Оценка надежности двигателя…………………………………………….18 2.11 Тепловой баланс……………………………………………………………19 2.12 Построение индикаторной диаграммы……………………………………21 3 Расчет внешней скоростной характеристики………………………………..26 4 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма………………...32 4.1 Расчет силовых факторов, действующих в кривошипно-шатунном механизме………………………………………………………………………...32 4.2 Построение графиков сил и моментов……………………………………..34 5 Расчет деталей на прочность………………………………………………….39 5.1 Поршень……………………………………………………………………...39 5.1.1 Днище поршня……………………………………………………………..41 5.1.2 Головка поршня……………………………………………………………41 5.1.3 Юбка поршня………………………………………………………………42 5.2 Поршневое кольцо…………………………………………………………...43 5.3 Шатун………………………………………………………………………...45 5.3.1 Поршневая головка………………………………………………………...45 5.3.2 Кривошипная головка……………………………………………………..47 5.3.3 Стержень шатуна…………………………………………………………..48 6 Расчет системы жидкостного охлаждения…………………………………...50 6.1 Емкость системы охлаждения………………………………………………50 6.2 Жидкостный насос…………………………………………………………..50 6.3 Жидкостный радиатор………………………………………………………52 6.4 Вентилятор…………………………………………………………………...53

Приложения.

Приложение А. Таблица сравнения показателей рассчитанного двигателя с прототипом……………………………………………………………………….55

Приложение Б. Техническая характеристика двигателя……………………...57


Введение

Современные наземные виды транспорта обязаны своим развитием главным образом применению в качестве силовых установок поршневых двигателей внутреннего сгорания. Именно поршневые ДВС до настоящего времени являются основным видом силовых установок, преимущественно используемых на автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных, дорожно-транспортных и строительных машинах. Эта тенденция сохраняется сегодня и будет еще сохранятся в ближайшей перспективе.

Курсовое проектирование – заключительная часть учебного процесса по изучению дисциплины, раскрывающее степень усвоения необходимых знаний, творческого использования их для решения конкретных инженерных задач. Оно служит одновременно начальным этапом самостоятельной работы молодого специалиста, сокращающий период его адаптации на производстве. Целью данного курсового проектирования является расчет проектируемого автомобильного двигателя.


Министерство образования Российской Федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Транспортный факультет

Кафедра автомобильного транспорта

1. Задание на курсовое проектирование

Исходные данные: Тип двигателя – карбюраторный;

Номинальная мощность =80 кВт;

Номинальная частота вращения =4400 об/мин;

Число цилиндров 4;

Степень сжатия 8,5;

Охлаждение — жидкостное;

Детали для расчета — поршень, поршневое

кольцо, шатун;

Система для расчета — охлаждения.

Разработать:

1)Тепловой расчет рабочего цикла;

2)Расчет внешней скоростной характеристики;

3)Динамический расчет КШМ;

4)Рассчитать на прочность детали;

5)Рассчитать систему;

6)Поперечный и продольный разрезы двигателя.

Дата выдачи задания «___»_____________2005г.

Руководитель Калимуллин Р.Ф.

Исполнитель

Студент гр. 02ААХ-1 Полстовалов А.М.

Срок защиты проекта «___»_____________2006г.


2 Тепловой расчет рабочего цикла

2.1 Рабочее тело и его свойства

2.1.1 Топливо

Топливом для рассчитываемого двигателя служит бензин А-76

по ГОСТ 2084-77.

Элементный состав топлива: ; ; .

Низшая теплота сгорания в кДж/кг:

где и – массовые доли серы и влаги в топливе.

В расчетах принимается ; .

2.1.2 Горючая смесь

Теоретически необходимое количество топлива в кг·возд/кг·топл:

и в кмоль возд/кг топл:

Коэффициент избытка воздуха =0,85…0,98 Принимаем =0,9

Действительное количество воздуха в кмоль·возд/кг·топл:

Молекулярная масса паров топлива =110…120 кг/кмоль.

Принимаем =114 кг/кмоль.

Количество горючей смеси в кмоль гор.см/кг топл:

2.1.3 Продукты сгорания

При неполном сгорании топлива продукты сгорания представляют собой смесь углекислого газа , водяного пара , окиси углерода , свободного водорода и азота .

Количество отдельных составляющих продуктов сгорания в

кмоль пр.сг/кг топл:

,

,

,

,

где – константа, зависящая от отношения количества водорода и окиса углерода в продуктах сгорания; для бензинов =0,45…0,5

Принимаем =0,5

Общее количество продуктов неполного сгорания в кмоль·пр.сг/кг·топл:

.

Изменение количества молей рабочего тела при сгорании в кмоль пр.сг/кг топл:

.

Химический коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

2.2 Процесс впуска

2.2.1 Давление и температура окружающей среды

Атмосферные условия: Р0 =0,1 МПа; Т0 =293 К.

2.2.2 Давление и температура остаточных газов

Pr =(1,05…1,25)P0, Принимаем Pr =0,12 МПа.

Tr =900…1100 К Принимаем Tr =1000 К.

2.2.3 Степень подогрева заряда

=0…20 К, Принимаем =15 К.

2.2.4 Давление в конце впуска

– средняя скорость движения заряда при максимальном открытии клапана м/с

Принимаем , м/с

Плотность заряда на впуске в кг/м3 :

Так как наддув отсутствует впуск воздуха происходит из атмосферы, то

МПа, К.

Потери давления во впускном трубопроводе в МПа:

Давления в конце впуска в МПа:

2.2.5 Коэффициент и количество остаточных газов

Коэффициент остаточных газов :

Количество остаточных газов в кмоль ост.газов/кг топл:

.

2.2.6 Температура в конце впуска

Температура в конце впуска в градусах Кельвина (К):


2.2.7 Коэффициент наполнения

.

Таблица 2.1―Рассчитанные параметры процесса впуска в сравнении со значениями этих параметров у современных автомобильных двигателей

Тип двигателя Параметры
, МПа γr , К
Карбюраторные 0,080…0,095 0,04…0,10 340…370 0,70…0,90

Рассчитываемый

двигатель

0,085 0,061 347,8 0,764

2.3 Процесс сжатия

2.3.1 Показатель политропы сжатия

Средний показатель адиабаты сжатия :

Показатель политропы сжатия 1,36

2.3.2 Давление и температура конца процесса сжатия

Давление в МПа и температура в градусах Кельвина (К) а конце процесса сжатия:

;

.

2.3.3 Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце сжатия

Температура конца процесса сжатия в градусах Цельсия (ºС):

Средняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце сжатия в

кДж/(кмоль·град):

Средняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце сжатия в

кДж/(кмоль·град):

Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в кДж/(кмоль·град):

;

Таблица 2.2― Значения параметров процесса сжатия

Тип двигателя Параметры
, МПа , К
Карбюраторные 1,34…1,38 0,9…2,0 600…800

Рассчитываемый

двигатель

1,36 1,56 751,5

2.4 Процесс сгорания

2.4.1 Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

.

2.4.2 Температура конца видимого сгорания

Температура газа в конце видимого сгорания определяется с использованием решения уравнения сгорания, которая имеет вид:

.

где — коэффициент использования низшей теплоты сгорания на участке видимого сгорания, =0,8…0,95 Принимаем =0,85

— потеря теплоты вследствие химической неполноты сгорания, кДж/кг

при <1

— средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном объеме, кДж/(кмоль·град):

.

Отдельные средние мольные теплоемкости продуктов сгорания при изменении температуры в диапазоне 1501…2800 ºС, могут быть выражены в зависимости от температуры :

;

;

;

;

.

Получаем квадратное уравнение вида:

.

Температура в конце видимого сгорания в градусах Цельсия (ºС):

.

Температура в градусах Кельвина (К):

.

2.4.3 Степень повышения давления цикла

;

2.4.4 Степень предварительного расширения

=1.

2.4.5 Максимальное давление сгорания

Максимальное давление в МПа в конце сгорания:

Таблица 2.3― Значения параметров процесса сгорания

Тип двигателя Параметры
, МПа , К
Карбюраторные 3,2…4,2 1,0 3,5…7,5 2400…3100

Рассчитываемый

двигатель

3,76 1,0 5,86 2630

2.5 Процесс расширения.

2.5.1 Показатель политропы расширения

Средний показатель адиабаты расширения :

;

.

2.5.2 Давление и температура конца процесса расширения

Степень последующего расширения:

;

Давление в МПа и температура в градусах Кельвина (К) в конце процесса расширения:

;

;

Таблица 2.4― Значения параметров процесса расширения
Тип двигателя Параметры
, МПа , К
Карбюраторные 1,23..1,30 0,35…0,6 1200…1700

Рассчитываемый

двигатель

1,258 0,397 1514,1

2.6 Проверка точности выбора температуры остаточных газов

Расчетное значение температуры остаточных газов в К:

;

Расхождение между принятой величиной и рассчитанной :

;

2.7 Индикаторные показатели рабочего цикла

2.7.1 Среднее индикаторное давление

Среднее теоретическое индикаторное давление в МПа:

;

Среднее действительное индикаторное давление действительного цикла

в МПа:

;

где — коэффициент полноты индикаторной диаграммы

=0,94…0,97 Принимаем =0,96

2.7.2 Индикаторный КПД

;

2.7.3 Индикаторный удельный расход топлива

Индикаторный удельный расход топлива в г/(кВт·ч):

;

Таблица 2.5― Значения индикаторных показателей двигателей

Тип двигателя Параметры
, МПа , г/(кВт·ч)
Карбюраторные 0,6…1,4 0,3…0,4 210,,,275

Рассчитываемый

двигатель

0,9383 0,372 220,3

2.8 Эффективные показатели двигателя

2.8.1 Давление механических потерь

Принимаем: экспериментальные коэффициенты =0,034; =0,0113

средняя скорость поршня =9…16 м/с =13,5 м/с

Давление механических потерь в МПа:

;

2.8.2 Среднее эффективное давление

Среднее эффективное давление в МПа:

2.8.3 Механический КПД

;

2.8.4 Эффективный КПД

;

2.8.5 Эффективный удельный расход топлива

Эффективный удельный расход топлива в г/(кВт·ч):

;

Таблица 2.6― Значения эффективных показателей двигателей
Тип двигателя Параметры
, МПа , г/(кВт·ч)
Карбюраторные 0,6…1,1 0,23…0,38 0,75…0,92 230…310

Рассчитываемый

двигатель

0,75 0,29 0,80 282,6

2.9 Основные параметры и показатели двигателя

Рабочий объем цилиндра в дм2 :

;

— коэффициент тактности рабочего цикла, =4

Диаметр цилиндра в мм:

;

где — отношение линейных размеров цилиндра =0,86…1,07

Принимаем =0,95

Ход поршня двигателя в мм:

;

Округляем до 95 мм.

Расчетная средняя скорость поршня в м/с:

;

Ошибка между принятой и расчетной средней скоростью поршня:

;

Рабочий объем одного цилиндра в дм3 :

;

Литраж двигателя в дм3 :

;

Объем камеры сгорания в дм3 :

;

Полный объем цилиндра в дм3 :

; .

Эффективная мощность двигателя в кВт:

;

Поршневая мощность двигателя в кВт/дм2 :

;

Эффективный крутящий момент в Н·м:

;

Часовой расход топлива в кг/ч:

;

Масса двигателя в кг:

;

где — удельная масса рядного двигателя =3,5 кг/кВт

2.10 Оценка надежности двигателя

По критерию Б.Я.Гинцбурга:

;

Критерий А.К.Костина:

;

Поскольку у рассчитываемого двигателя =2,03 кВт/см не превышает значения 2,8 кВт/см, а =8,97 — значения 9,0, то ориентировочно можно считать двигатель надежным.

2.11 Тепловой баланс

Общее количество теплоты введенное в цилиндр в Дж/с:

;

Теплота , эквивалентная эффективной работе, в Дж/с:

;

Теплота , отводимая охлаждающей жидкостью, в Дж/с:

;

где — коэффициент пропорциональности, =0,45…0,53

Принимаем =0,5

— показатель степени, =0,6…0,7 Принимаем =0,63

Теплота , унесенная из двигателя с отработавшими газами, в Дж/с:

;

где — температура остаточных газов, Сº:

.

— теплоемкость остаточных газов в кДж/(кмоль·град):

;

— теплоемкость свежего заряда в кДж/(кмоль·град):

; .

Теплота потерянная при неполном сгорании топлива в Дж/с:

;

Неучтенные потери теплоты в Дж/с:

;

.

Основные значения составляющих теплового баланса:

;

;

;

;

;

;

Таблица 2.7― Значения составляющих теплового баланса в процентах

Тип двигателя
Карбюраторный 23…38 24..32 30…55 0…21 3…10
Рассчитываемый двигатель. 29,00195604 24,09538035 28,01157978 14,11670973 4,774374102

2.12 Построение индикаторной диаграммы

Масштаб хода поршня мм

Отрезок, соответствующий рабочему объему цилиндра:

; мм.

Отрезок, соответствующий объему камеры сгорания:

; мм.

Отрезок, соответствующий полному объему цилиндра:

; мм.

Масштаб давления мм.

Отрезок, соответствующий максимальному давлению:

; мм.

Величины давлений в мм:

; мм;

; мм;

; мм;

; мм;

; мм.

Выбираем отношение радиуса кривошипа к длине шатуна

; Принимаем .


Таблица 2.8― Результаты расчетов политроп сжатия

а,

град

(1-cosa)+ג/4*(1-cos2a)

AX,

мм

OX,

мм

OB/OX, мм P=Pа *(OB/OX)^1,36, мПа

Р/μр ,

мм

180 2,000 95,00 107,66 1,00 0,085 2,1
190 1,989 94,28 106,94 1,01 0,086 2,1
200 1,956 92,15 104,81 1,03 0,088 2,2
210 1,902 88,67 101,33 1,06 0,092 2,3
220 1,825 83,95 96,61 1,11 0,098 2,5
230 1,726 78,12 90,78 1,19 0,107 2,7
240 1,607 71,36 84,02 1,28 0,119 3,0
250 1,468 63,87 76,53 1,41 0,135 3,4
260 1,312 55,89 68,55 1,57 0,157 3,9
270 1,143 47,64 60,30 1,79 0,187 4,7
280 0,965 39,39 52,05 2,07 0,228 5,7
290 0,784 31,38 44,04 2,44 0,287 7,2
300 0,607 23,86 36,52 2,95 0,370 9,2
310 0,441 17,05 29,71 3,62 0,490 12,2
320 0,293 11,17 23,83 4,52 0,661 16,5
330 0,170 6,40 19,06 5,65 0,895 22,4
340 0,077 2,88 15,54 6,93 1,182 29,5
350 0,019 0,73 13,39 8,04 1,448 36,2
360 0,000 0,00 12,66 8,50 1,562 39,1

Таблица 2.9― Результаты расчетов политроп расширения

а, град (1-cosa)+ג/4*(1-cos2a)

AX,

мм

OX,

мм

OB/OX, мм P=Pb *(OB/OX)^1,258, мПа

Р/р ,

мм

360 0,000 0,00 12,66 8,50 5,865 146,6
370 0,019 0,73 13,39 8,04 5,468 136,7
380 0,077 2,88 15,54 6,93 4,531 113,3
390 0,170 6,40 19,06 5,65 3,505 87,6
400 0,293 11,17 23,83 4,52 2,646 66,2
410 0,441 17,05 29,71 3,62 2,005 50,1
420 0,607 23,86 36,52 2,95 1,547 38,7
430 0,784 31,38 44,04 2,44 1,222 30,6
440 0,965 39,39 52,05 2,07 0,991 24,8
450 1,143 47,64 60,30 1,79 0,823 20,6
460 1,312 55,89 68,55 1,57 0,701 17,5
470 1,468 63,87 76,53 1,41 0,610 15,2
480 1,607 71,36 84,02 1,28 0,542 13,6
490 1,726 78,12 90,78 1,19 0,492 12,3
500 1,825 83,95 96,61 1,11 0,455 11,4
510 1,902 88,67 101,33 1,06 0,428 10,7
520 1,956 92,15 104,81 1,03 0,411 10,3
530 1,989 94,28 106,94 1,01 0,400 10,0
540 2,000 95,00 107,66 1,00 0,397 9,9

Находим характерные точки для построения действительной индикаторной диаграммы

; МПа.

; мм.

; МПа.

; мм.

; МПа.

Действительное давление :

; мм.

; МПа/град.

; МПа.

; Принимаем

Угол, соответствующий точке :

;

Положение точки на индикаторной диаграмме:

; .

.

;

Принимаем характерные углы:

- угол опережения зажигания ; Принимаем

- продолжительность периода задержки воспламенения ;

Принимаем

Начало открытия до ВМТ ; Принимаем .

Полное закрытие после НМТ ; Принимаем .

Начало открытия до НМТ ; Принимаем .

Полное закрытие после ВМТ ; Принимаем .

Определяются углы поворота коленчатого вала в градусах, соответствующие характерным точкам

— подача искры; ; ;

― начало видимого сгорания; ; ;

― начало открытия выпускного клапана; ; ;

― начало открытия впускного клапана; ;

― полное закрытие впускного клапана; ;

― полное закрытие выпускного клапана; .

Определяем положения характерных точек по оси обцисс по формуле для перемещения поршня :

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

Площадь мм2 .

Среднее индикаторное давление в МПа, полученное по графику индикаторной диаграммы:

; .

Расхождение между полученной величиной и величиной , полученной

в тепловом расчете:

; <.


3 Расчет внешней скоростной характеристики

Минимальная частота мин-1 ; Принимаем мин-1 .

Максимальная частота ; мин-1

Принимаем мин-1 .

Шаг расчета – 300 мин-1 .

Номинальная расчетная мощность двигателя кВт, и соответствующий ей удельный расход топлива г/кВт∙ч.

Частота вращения коленчатого вала при ; мин-1 .

Коэффициенты для карбюраторного двигателя: ; ; ; ; .

Зависимость эффективной мощности в кВт:

;

Зависимость эффективного удельного расхода топлива в г/(кВт∙ч):

; .

Зависимость среднего эффективного давления в МПа:

; .

Зависимость среднего эффективного крутящего момента в Н∙м:

; .

Зависимость часового расхода топлива в кг/ч:

.

Зависимость среднего давления механических потерь в МПа:

; .

Зависимость среднего индикаторного давления в МПа:

.

Зависимость мощности механических потерь в кВт:

; .

Зависимость индикаторной мощности в кВт:

.

Зависимость индикаторного крутящего момента в Н∙м:

; .

Зависимость индикаторного удельного расхода топлива в г/(кНт∙ч):

.

Коэффициент избытка воздуха при минимальной частоте:

;

Принимаем ,

а закон изменения принимаем:

; .

Зависимость коэффициента наполнения:

; .

ηvx 0,685 0,683 0,686 0,686 0,685 0,81 0,688 0,687 0,685 0,684 0,682 0,680 0,674 0,664 0,648 0,624
ax 0,76 0,77 0,78 0,79 0,80 0,81 0,83 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,90 0,91 0,92
gix, г/кВт∙ч 286,1 270,6 257,0 246,2 236,8 229,2 223,9 220,0 218,1 217,4 218,0 220,3 223,2 226,5 230,3 233,4
Mix, Н∙м 206,9 216,4 226,0 233,0 238,7 24203 244,7 245,4 244,4 241,9 237,6 231,6 223,9 215,1 204,3 191,9
Nix, кВт 13,0 20,4 28,4 36,6 45,0 53,3 61,5 69,4 76,8 83,6 89,6 94,6 98,5 101,4 102,7 102,5
Nмх, кВт 0,8 1,4 2,2 3,1 4,2 5,5 6,9 8,5 10,2 12,1 14,2 16,3 18,6 21,2 23,8 26,6
Pix, МПа 0,896 0,939 0,980 1,011 1,036 1,051 1,060 1,063 1,059 1,048 1,029 1,004 0,971 0,932 0,885 0,832
Pмх, МПа 0,055 0,066 0,077 0,087 0,098 0,109 0,119 0,130 0,141 0,152 0,163 0,173 0,184 0,195 0,205 0,216
Gтх, кг/ч 3,72 5,52 7,30 9,01 10,66 12,22 13,77 15,27 16,75 18,18 19,54 20,84 21,99 22,91 23,65 23,93
Mex, Н∙м 194,1 201,6 208,5 213,2 216,4 217,3 217,2 215,4 211,9 206,9 200,0 191,7 181,6 170,2 156,9 142,1
Pex, МПа 0,841 0,873 0,903 0,924 0,938 0,942 0,941 0,933 0,918 0,896 0,866 0,831 0,787 0,737 0,680 0,616
gex, г/кВт∙ч 304,7 290,7 278,8 269,0 261,3 255,7 252,2 250,8 251,5 254,3 259,2 266,2 275,3 286,5 299,8 315,3
Nex, кВт 12,2 19,0 26,2 33,5 40,8 47,8 54,6 60,9 66,6 71,5 75,4 78,3 79,9 80,2 78,9 75,9
nx 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100

кВт
мин-1

мин-1
Н∙м

МПа
мин-1

мин-1
г/кВт
кг/ч
мин-1
мин-1

Максимальное значение среднего эффективного давления в МПа:

; .

а соответствующая ему частота в мин-1 :

; .

Максимальное значение эффективного крутящего момента в Н∙м:

;

при частоте в мин-1 :

;

Минимальное значение эффективного удельного расхода топлива

в г/(кВт∙ч):

; .

при частоте в мин-1 :

; .

4 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя

4.1 Расчет силовых факторов, действующих в кривошипно-шатунном механизме

Площадь поршня в м2 :

; .

мм м.

Сила давления газов в общем случае:

.

Масштаб сил давления газов в Н/мм:

; .

― часть массы шатуна в сборе, отнесенная к поступательно движущимся массам

; кг

где ― масса шатуна в сборе.

; кг

где ― удельная масса шатуна, кг/м3

― масса поршневого комплекта (поршень, палец, поршневые кольца,

детали стопорения пальца).

; кг

где ― удельная масса поршня, кг/м3

Массы частей кривошипно-шатунного механизма, составляющих возвратно-поступательное движение.

; кг

Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс :

, Н

где ― радиус кривошипа.

; м

― угловая скорость коленчатого вала:

; рад/с

Суммарная сила, действующая на поршневой палец:

, Н

Суммарная нормальная (боковая) сила:

, Н

Суммарная сила, действующая вдоль шатуна:

, Н

Суммарная радиальная сила, направленная по радиусу кривошипа:

, Н

Суммарная тангенциальная сила, направленная перпендикулярно к радиусу кривошипа:

, Н

Центробежная сила инерции вращающейся части шатуна , направленная по радиусу кривошипа и нагружающая шатунную шейку (шатунный подшипник):

; Н

где ― часть массы шатуна, отнесенная к вращающимся массам.

; кг

Результирующая сила , действующая на шатунную шейку:

, Н

4.2 Построение графиков сил и моментов

Площадь ограниченная кривой и осью обцисс, мм2 .

Длина диаграммы по оси , мм.

Максимальное Н

Минимальное Н

Среднее ; Н

Масштаб крутящего момента ; Н∙м/мм

Период изменения суммарного крутящего момента ; .

Длина графика суммарного крутящего момента мм

Среднее значение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя : Н∙м

Максимальное значение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя: Н∙м

Минимальное значение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя: Н∙м

ΣMкр. 0 -34 -160 -350 -512 -586 -518 -341 -83 209 512 790 991 1098 1076 925 696 308 0
0,0 -2,3 -11,1 -24,3 -36,1 -40,6 -35,9 -23,6 -5,8 14,5 35,5 54,7 68,6 76,0 74,5 64,0 48,2 21,3 0,0
Rш.ш. Н 23230 22371 19721 15830 11903 9050 7863 7727 7983 9356 11343 13050 14433 15374 15929 16204 16362 16312 16308 16242 15950 15542 14735 13593 11958
мм 76,4 73,6 64,9 52,1 39,2 29,8 25,9 25,4 26,3 30,8 37,3 42,9 47,5 50,6 52,4 53,3 53,8 53,7 53,6 53,4 52,5 51,1 48,5 44,7 39,3
Т Н 0 -33,7 -6169 -7744 -7894 -6688 -4460 -1710 1026 3309 4871 5625 5658 5143 4279 3242 2583 1069 0 -1069 -2583 -3242 -4279 -5190 -5770
мм 0,0 -11,1 -20,3 -25,5 -26,0 -22,0 -14,7 -5,6 3,4 10,9 16,0 18,5 18,6 16,9 14,1 10,7 8,5 3,5 0,0 -3,5 -8,5 -10,7 -14,1 -17,1 -19,0
K Н -15453 -14847 -12886 -9845 -6506 -3476 -1263 -137 -140 -975 -2467 -3998 -5501 -6712 -7567 -8099 -8380 -8500 -8531 -8500 -8380 -8099 -7567 -6773 -5610
мм -50,8 -48,8 -42,4 -32,4 -21,4 -11,4 -4,2 -0,5 -0,5 -3,2 -8,1 -13,2 -18,1 -22,1 -24,9 -26,6 -27,6 -28,0 -28,1 -28,0 -27,6 -26,6 -24,9 -22,3 -18,5
N Н 0 -753 -1393 -1779 -1865 -1633 -1135 -455 287 975 1508 1830 1932 1833 1560 1239 844 411 0 -411 -844 -1239 -1560 -1700 -1853
мм 0,0 -2,5 -4,6 -5,9 -6,1 -5,4 -3,7 -1,5 0,9 3,2 5,0 6,0 6,4 6,0 5,1 4,1 2,8 1,4 0,0 -1,4 -2,8 -4,1 -5,1 -5,6 -6,1
Sш.ш. Н -15453 -15231 -14284 -12528 -10229 -7539 -4637 -1717 1033 3452 5428 6905 7895 8459 8697 8724 8650 8566 8531 8566 8650 8724 8697 8537 8052
мм -50,8 -50,1 -47,0 -41,2 -33,6 -24,8 -15,3 -5,6 3,4 11,4 17,9 22,7 26,0 27,8 28,6 28,7 28,5 28,2 28,1 28,2 28,5 28,7 28,6 28,1 26,5

Р

Н -15453 -15212 -14215 -12400 -10056 -7357 -4494 -1654 992 3309 5209 6653 7651 8255 8550 8635 8609 8555 8531 8555 8609 8635 8550 8331 7803
мм -50,8 -50,0 -46,8 -40,8 -33,1 -24,2 -14,8 -5,4 3,3 10,9 17,1 21,9 25,2 27,2 28,1 28,4 28,3 28,1 28,1 28,1 28,3 28,4 28,1 27,4 25,7
Рг Н -15605 -15212 -14063 -12248 -9904 -7205 -4342 -1502 1144 3461 5361 6805 7803 8407 8702 8787 8761 8707 8683 8707 8761 8787 8702 8407 7803
мм -51,3 -50,0 -46,3 -40,3 -32,6 -23,7 -14,3 -4,9 3,8 11,4 17,6 22,4 25,7 27,7 28,6 28,9 28,8 28,6 28,6 28,6 28,8 28,9 28,6 27,7 25,7
∆PГ Н 152 0 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -76 0
мм 0,5 0,0 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,3 0,0
а 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240


Rш.ш. Н 10398 9019 8026 7742 7826 8929 10930 12804 13965 13625 11078 9450 14719 12315 7053 6426 7131 8109 9439 11429 13188 15176 16606 17605
мм 34,2 29,7 26,4 25,5 25,7 29,4 36,0 42,1 45,9 44,8 36,4 31,1 48,8 40,5 23,2 21,1 23,5 26,7 31,0 37,6 43,4 49,9 54,6 57,9
Т Н -5831 -5226 -3917 -1970 453 2650 4339 4911 4326 2673 745 0 4924 8146 6970 5589 4780 5044 5988 7319 8325 8907 8838 8086
мм -19,2 -17,2 -12,9 -6,5 1,5 8,7 14,3 16,2 14,2 8,8 2,5 0,0 16,2 26,8 22,9 18,4 15,7 16,6 19,7 24,1 27,4 29,3 29,1 26,6
K Н -4145 -2647 -1154 -212 -36 -750 -2255 -4048 -5501 -5583 -3276 17227 21647 17014 8861 4607 2485 1428 481 -1001 -2452 -4511 -6282 -7861
мм -13,6 -8,7 -3,8 -0,7 -0,1 -2,5 -7,4 -13,3 -18,1 -18,4 -10,8 56,7 71,2 56,0 29,1 15,2 8,2 4,7 1,6 -3,3 -8,1 -14,8 -20,7 -25,9
N Н -1896 -1618 -1154 -551 121 674 1060 1161 994 604 166 0 1098 1839 1601 1321 1167 1283 1593 2047 2452 2758 2875 2761
мм -6,2 -5,3 -3,8 -1,8 0,4 2,2 3,5 3,8 3,3 2,0 0,5 0,0 3,6 6,1 5,3 4,3 3,8 4,2 5,2 6,7 8,1 9,1 9,5 9,1
Sш.ш. Н 7158 5823 4087 4983 -455 -2755 -4891 -6364 -6999 -6189 -3360 17227 22208 18859 11275 7242 5389 5245 6013 7368 8686 9925 10849 11283
мм 23,5 19,2 13,4 6,5 -1,5 -9,1 -16,1 -20,9 -23,0 -20,4 -11,1 56,7 73,1 62,0 37,1 23,8 17,7 17,3 19,8 24,2 28,6 32,6 35,7 37,1

Р

Н 6896 5589 3917 1904 -438 -2670 -4773 -6256 -6928 -6159 -3356 17227 22180 18769 11160 7120 5259 5082 5794 7072 8325 9526 10453 10934
мм 22,7 18,4 12,9 6,3 -1,4 -8,8 -15,7 -20,6 -22,8 -20,3 -11,0 56,7 73,0 61,7 36,7 23,4 17,3 16,7 19,1 23,3 27,4 31,3 34,4 36,0
Рг Н 6805 5361 3461 1144 -1502 -4342 -7205 -9904 -12248 -14063 -15212 -15605 -15212 -14063 -12248 -9904 -7205 -4342 -1502 1144 3461 5361 6805 7803
мм 22,4 17,6 11,4 3,8 -4,9 -14,3 -23,7 -32,6 -40,3 -46,3 -50,0 -51,3 -50,0 -46,3 -40,3 -32,6 -23,7 -14,3 -4,9 3,8 11,4 17,6 22,4 25,7
∆PГ Н 91,2 228 456 760 1064 1672 2432 3648 5320 7904 11856 32832 37392 32832 23408 17024 12464 9424 7296 5928 4864 4165 3648 3131
мм 0,3 0,8 1,5 2,5 3,5 5,5 8,0 12,0 17,5 26,0 39,0 108,0 123,0 108,0 77,0 56,0 41,0 31,0 24,0 19,5 16,0 13,7 12,0 10,3
а 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480


Rш.ш. Н 18212 18490 18627 18511 17831 17524 17142 16519 15809 14912 13641 11925 10345 9011 8102 7820 8097 10080 13090 16320 19249 21565 23026 23534
мм 59,9 60,8 61,3 60,9 58,7 57,6 56,4 54,3 52,0 49,1 44,9 39,2 34,0 29,6 26,7 25,7 26,6 33,2 43,1 53,7 63,3 70,9 75,7 77,4
Т Н 6942 5573 4156 3221 1259 0 -1183 -2765 -3356 -4393 -5238 -5714 -5625 -4871 -3309 -1026 1710 4460 6688 7894 7744 6169 3411 0
мм 22,8 18,3 13,7 10,6 4,1 0,0 -3,9 -9,1 -11,0 -14,5 -17,2 -18,2 -18,5 -16,0 -10,9 -3,4 5,6 14,7 22,0 26,0 25,5 20,3 11,2 0,0
K Н -9059 -9854 -10381 -10452 -10010 -9747 -9406 -8972 -8385 -7769 -6835 -5556 -3998 2467 -975 -111 -137 -1263 -3476 -6506 -9845 -12886 -14995 -15757
мм -29,8 -32,4 -34,1 -34,4 -32,9 -32,1 -30,9 -29,5 -27,6 -25,6 -22,5 -18,3 -13,2 -8,1 -3,2 -0,4 -0,5 -4,2 -11,4 -21,4 -32,4 -42,4 -49,3 -51,8
N Н 2474 2032 1588 1052 484 0 -454 -903 -1283 -1602 -1715 -1835 -1830 -1508 -975 -287 455 1135 1633 1865 1779 1393 761 0
мм 8,1 6,7 5,2 3,5 1,6 0,0 -1,5 -3,0 -4,2 -5,3 -5,6 -6,0 -6,0 -5,0 -3,2 -0,9 1,5 3,7 5,4 6,1 5,9 4,6 2,5 0,0
Sш.ш. Н 11418 11326 11181 10788 10088 9747 9479 9261 9031 8929 8615 7974 6905 5428 3452 1033 -1717 -4637 -7539 -10229 -15228 -14284 -15383 -15757
мм 37,6 37,3 36,8 35,5 33,2 32,1 31,2 30,5 29,7 29,4 28,3 26,2 22,7 17,9 11,4 3,4 -5,6 -15,3 -24,8 -33,6 -41,2 -47,0 -50,6 -51,8

Р

Н 11143 11134 11067 10737 10075 9747 9467 9217 8939 8778 8407 7727 6653 5209 3309 992 -1654 -4494 -7357 -10056 -12400 -14215 -15364 -15757
мм 36,7 36,6 36,4 35,3 33,1 32,1 31,1 30,3 29,4 28,9 27,7 25,4 21,9 17,1 10,9 3,3 -5,4 -14,8 -24,2 -33,1 -40,8 -46,8 -50,5 -51,8
Рг Н 8407 8702 8787 8761 8707 8683 8707 8761 8787 8702 8407 7803 6805 5361 3461 1144 -1502 -4342 -7205 -9904 -12248 -14063 -15212 -15605
мм 27,7 28,6 28,9 28,8 28,6 28,6 28,6 28,8 28,9 28,6 27,7 25,7 22,4 17,6 11,4 3,8 -4,9 -14,3 -23,7 -32,6 -40,3 -46,3 -50,0 -51,3
∆PГ Н 2736 2432 2280 1976 1368 1064 760 456 152 76 0 -76 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -152
мм 9,0 8,0 7,5 6,5 4,5 3,5 2,5 1,5 0,5 0,3 0,0 -0,3 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5
а 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720


Коэффициент неравномерности крутящего момента :

; .

Эффективный крутящий момент двигателя в Н∙м:

; .

Расхождение между полученным по графику и рассчитанным в тепловом расчете значениями :

; <.


5 Расчет деталей на прочность

5.1 Поршень

Таблица 5.1 Размеры элементов поршневой группы

Элементы поршневой группы Расчетные зависимости для карбюраторного двигателя

Значения

размеров,

мм

Высота поршня 1,05∙D 104
Расстояние от верхней кромки поршня до оси пальца 0,6∙D 60
Толщина днища поршня 0,06∙D 5
Высота юбки поршня 0,7∙D 70
Диаметр бобышки 0,4∙D 40
Расстояние между торцами бобышек 0,4∙D 40
Толщина стенки юбки поршня 3 3
Толщина стенки головки поршня 0,07∙D 7
Расстояние до первой кольцевой канавки 0,1∙D 10
Толщина первой кольцевой перемычки 0,04∙D 4

Радиальная толщина кольца :

- компрессионного

- маслосъемного

0,0425∙D

0,0425D

4,2

4,2

Высота кольца 3 3

Радиальный зазор кольца в канавке поршня

- компрессионного

- маслосъемного

0,85

0,9

0,85

0,9

Разность между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состоянии 3.1∙t 13
Внутренний диаметр поршня D-2(s+t+Δt) 74,6
Число масляных отверстий в поршне 10 10
Диаметр масляного канала 0,4∙a 1,2
Наружний диаметр пальца 0,25∙D 25
Внутренний диаметр пальца 0,7∙dn 17,5
Длина пальца 0,83∙D 82
Длина втулки шатуна 0,4∙D 40

Принимаем материал поршня – алюминиевый сплав.

5.1 – Расчетная схема поршневой группы

5.1.1 Днище поршня

Максимальное напряжение изгиба в диаметральном сечении днища поршня в МПа:

; .

где МПа.

Днище поршня должно быть усилено ребрами жесткости, поскольку расчетные напряжение превышает допускаемые 20…25 МПа.

5.1.2 Головка поршня

Головка поршня в сечении , ослабленная отверстиями для отвода масла, проверяется на сжатие и разрыв.

Для определения напряжения сжатия определяем:

- диаметр поршня по дну канавок в м:

; .

- площадь продольного диаметрального сечения масляного канала в м2 :

; .

- площадь сечения головки поршня в м2 :

;

.

- максимально сжимающую силу в МН:

; .

Напряжение сжатия в МПа:

; .

Рассчитанное напряжение сжатия не превышает допустимые значения напряжений на сжатие для поршней из алюминиевых сплавов – (30…40)МПа

Для определения напряжения разрыва в сечении определяем:

- максимальную угловую скорость вращения коленчатого вала при холостом ходе в рад∕с:

; .

- массу головки поршня с кольцами в кг:

; .

где кг – масса поршневого комплекта из динамического расчета

Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс в МН определяется для режима максимальной частоты вращения при холостом ходе двигателя:

;

.

где м ― отношение радиуса кривошипа к длине шатуна из динамического расчета.

Напряжение разрыва в МПа:

; .

Рассчитанное напряжение разрыва не превышает допустимые значения напряжений на разрыв для поршней из алюминиевых сплавов – (4…10) МПа.

5.1.3 Юбка поршня

Юбка поршня проверяется на износостойкость по удельному давлению в МПа на стенку цилиндра от максимальной боковой силы :

; .

Рассчитанное значение удельного давления не превышает допустимые значения напряжений для современных двигателей – (0,33…0,96) МПа

5.2 Поршневое кольцо

Проводим расчет компрессионного кольца. Материал кольца – серый чугун.

Среднее давление в МПа кольца на стенку цилиндра определяется по формуле:

;

.

где =1∙105 – модуль упругости чугуна

Рассчитанное среднее радиальное давление не превышает допустимые значения, которые составляют (0,11…0,37) МПа.

Для обеспечения хорошей приработки кольца и надежного уплотнения давления кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности должно изменяться по эпюре с повышением давления у замка.

где ― значение отношения давления кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности к среднему давлению.

Таблица 5.2― Построение эпюры давления кольца двигателя на стенку цилиндра

, град 0 30 60 90 120 150 180
1,05 1,04 1,02 1,0 1,02 1,27 1,5
Р, МПа 0,183 0,182 0,178 0,175 0,178 0,222 0,262

Напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии в МПа:

; .

Напряжение изгиба кольца при надевании его на поршень в МПа:

; .

где ― коэффициент зависящий от способа надевания кольца.

Рассчитанные напряжения при изгибе кольца не превышает допустимые значения, которые составляют (220…450) МПа.

Рисунок 5.2 ― Эпюра давлений компрессионного кольца на стенку цилиндра

5.3 Шатун

Принимаем материал шатуна – Сталь 40.

Материал втулки – Бронза.

Таблица 5.3 ― Размеры элементов шатуна

Элементы шатуна Расчетные зависимости для карбюраторного двигателя Значения размеров, мм
Наружный диаметр пальца 0,25∙D 25

Внутренний диаметр поршневой головки

со втулкой

1,2∙ 30
Наружный диаметр головки 1,4∙ 38

Минимальная радиальная толщина стенки

головки

(-)/2 4
Радиальная толщина стенки втулки (-)/2 2,5
Длина втулки шатуна 0,385∙D 38
Диаметр шатунной шейки 0,65∙D 65
Толщина стенки вкладыша 0,04∙ 2,5
Расстояние между шатунными болтами 1,7∙ 110
Длина кривошипной головки 0,75∙ 50

Размеры среднего сечения В-В шатуна:

-

-

-

-

0,50∙

1,22∙

0,55∙

4,0…7,5

52

67

19

3

5.3.1 Поршневая головка

Минимальная частота вращения коленчатого вала холостого хода в мин-1 :

; .

Максимальная угловая скорость вращения коленчатого вала при холостом ходе в рад/с:

; .

Рисунок 5.3 – Схема шатунной группы

Разрывающая сила инерции в Н при :

;

где ― масса поршневого комплекта, кг,

― масса верхней части головки шатуна, кг

Площадь в мм2 опасного сечения верхней головки шатуна:

; .

Напряжение разрыва а МПа:

; .

Из условия обеспечения достаточной жесткости поршневой головки напряжение разрыва не превышает максимальных значений (20…50)МПа.

5.3.2 Кривошипная головка

Максимальная величина силы инерции в МН:

;

где ― масса отъемной крышки кривошипной головки,

; кг

Для определения напряжения изгиба крышки в МПа находим:

- внутренний радиус кривошипной головки в м:

; .

- момент инерции расчетного сечения крышки в м4 :

; .

- момент инерции расчетного сечения вкладыша в м4 :

;

- суммарную площадь крышки и вкладыша в расчетном сечении в м2 :

; .

- момент сопротивления расчетного сечения крышки без учета ребер жесткости в м2 :

; .

Напряжение изгиба в МПа:

;

.

Крышка кривошипной головки должна быть усилена ребрами жесткости, так как расчетное напряжение превышает допускаемые (100…300) МПа.

5.3.3 Стержень шатуна

Сила, сжимающая шатун в МН по результатам динамического расчета:

.

Сила, растягивающая шатун в МН по результатам динамического расчета:

.

Площадь среднего сечения шатуна в м2 :

;

.

Минимальное напряжение в МПа, возникающее в сечении В-В от растягивающей силы:

; .

От сжимающей силы в МПа в сечении В-В возникают максимальные напряжения сжатия и продольного изгиба:

- в плоскости качания шатуна:

; МПа,

где ― коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости качания шатуна,

- в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:

; МПа.

где ― коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости, перпендикулярной плоскости качанию шатуна,

.

Напряжения и не превышают предельных значений для углеродистых сталей (160…250) МПа.

6 Расчет системы жидкостного охлаждения

6.1 Емкость системы охлаждения

При номинальной мощности кВт емкость системы охлаждения

в дм3 выберем из диапазона значений:

; .

Принимаем дм3 .

6.2 Жидкостный насос

Принимаем:

- количество теплоты отводимой охлаждающей жидкостью от двигателя Дж/с;

- средняя теплоемкость жидкости Дж/(кг∙К);

- средняя плотность жидкости кг/м3 ;

- температурный перепад жидкости в радиаторе К.

Циркуляционный расход жидкости в системе охлаждения двигателя в м2 /с:

; .

Принимаем коэффициент подачи насоса

Расчетная производительность насоса в м3 /с:

; .

Принимаем:

- скорость жидкости на входе в насос м/с;

- радиус ступицы крыльчатки м;

Радиус выходного отверстия крыльчатки в м:

; .

Принимаем:

- углы между направлениями скоростей , и : и ;

- гидравлический КПД .

Окружная скорость потока жидкости на входе колеса в м/с:

; .

Передаточное отношение ременного привода тот коленчатого вала принимаем .

Частота вращения насоса в мин-1 :

; .

Радиус крыльчатки колеса на входе в м:

; .

Окружная скорость входа потока в м/с:

; .

Угол между скоростями и принимается .

Угол ; .

Принимаются:

- число лопаток на крыльчатке ;

- толщина лопатки у входа м;

- толщина лопатки у выхода м.

Ширина лопатки на входе в м:

; .

Радиальная скорость потока на выходе из колеса в м/с:

; .

Ширина лопатки на выходе в м:

; .

Принимаем механический КПД насоса .

Мощность потребляемая жидкостным насосом в кВт:

; .

6.3 Жидкостный радиатор

Принимаем:

- количество теплоты, отводимой от двигателя через охлаждающую жидкость к окружающему воздуху Дж/с;

- средняя теплоемкость воздуха Дж/(кг∙К);

- объемный расход жидкости, проходящей через радиатор

;

- средняя плотность жидкости кг/м3 ;

- температурный перепад К;

- температура перед радиатором К.

Количество воздуха, проходящего через радиатор в кг/с:

; .

Массовый расход жидкости, проходящей через радиатор в кг/с:

; .

Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор, в К:

;

Принимаем:

- температурный перепад К;

- оптимальное значение температуры К.

Средняя температура жидкости в радиаторе в К:

; .

Коэффициент теплопередачи радиатора принимаем Вт/(м2 ∙К).

Поверхность охлаждения радиатора в м2 :

; .

6.4 Вентилятор

Принимаем:

- массовый расход воздуха, подаваемый вентилятором кг/с;

- средняя температура воздуха К;

- напор, создаваемый вентилятором Па.

Плотность воздуха при средней его температуре в радиаторе в кг/м3 :

; .

Производительность вентилятора в м3 /с:

; .

Задаем скорость воздуха перед фронтом радиатора без учета скорости движения автомобиля м/с.

Фронтовая поверхность радиатора в м2 :

; .

Диаметр вентилятора ; м.

Окружная скорость вентилятора ; м/с.

где ― коэффициент, зависящий от формы лопастей: для криволинейных .

Частота вращения вентилятора в мин-1 :

; .

Мощность в кВт, затрачиваемая на привод вентилятора:

; .

где ― КПД вентилятора, - для литого вентилятора.

Приложения

Приложение 1

Таблица сравнения показателей рассчитанного двигателя с прототипом

Показатели Тип двигателя
Прототип Рассчитанный
Коэффициент избытка воздуха α 0,85…0,98 0,9
Давление остаточных газов , МПа 1,05…1,25 1,12
Температура остаточных газов , K 900…1100 1000
Степень подогрева заряда 0…20 15
Коэффициент остаточных газов γr 0,04…0,10 0,061
Температура в конце впуска , К 340…370 347,8
Коэффициент наполнения 0,70…0,90 0,764
Показатель политропы сжатия 1,34…1,38 1,36
Температура в конце сжатия , К 600…800 751,5
Давление в конце сжатия , МПа 0,9…2,0 1,56
Степень повышения давления цикла 3,2…4,2 3,76
Степень предварительного расширения 1,0 1,0
Температура конца видимого сгорания , К 2400…3100 2630
Максимальное давление сгорания , МПа 3,5…7,5 5,86
Показатель политропы расширения 1,23…1,30 1,258
Температура в конце расширения , К 1200…1700 1514,1
Давление в конце расширения , МПа 0,35…0,6 0,397
Средняя скорость поршня , м/с 9…16 13,5
Среднее эффективное давление , МПа 0,6…1,1 0,75
Эффективный КПД 0,23…0,38 0,29
Механический КПД 0,75…0,92 0,80
Эффективный удельный расход топлива , г/(кВт·ч) 2300…3100 282,6
Отношение 0,86…1,07 1,95
Относительная теплота , % 23…38 29,00195604
Относительная теплота , % 24..32 24,09538035
Относительная теплота , % 30…55 28,01157978
Относительная теплота , % 0…21 14,11670973
Относительная теплота , % 3…10 4,774374102

Фазы газораспределения:

-открытие впускного клапана до ВМТ , град

10…35 27
-закрытие впускного клапана после НМТ , град 40…85 50
-открытие выпускного клапана до НМТ , град 40…70 55
-закрытие выпускного клапана после ВМТ , град 10…50 35
Показатели Тип двигателя
Прототип Рассчитанный
Критерий Гинцбурга , кВт/см 1,3…2,8 2,03
Критерий Костина 3,5…9,0 8,97
Масса двигателя в кг 152,6…450 281,05

Приложение Б

Техническая характеристика двигателя

1. Тип двигателя – карбюраторный..

2. Число тактов – 4.

3. Число и расположение цилиндров – 4, рядное.

4. Порядок работы цилиндров –

5. Расположение и число клапанов в цилиндре – верхнее, по два в цилиндре.

6. Рабочий объем двигателя, дм3 – 2,9.

7. Диаметр цилиндра, мм – 98,8.

8. Ход поршня, мм – 95.

9. Степень сжатия – 8,5.

10. Номинальная мощность, кВт – 80,3.

11. Максимальная рабочая частота вращения, мин-1 – 4400.

12. Габаритные размеры двигателя, мм – 770х525х725.

13. Направление вращения коленчатого вала – правое.

14. Максимальное среднее эффективное давление, МПа – 0,94.

15. Максимальный эффективный крутящий момент, Н∙м – 217,8.

16. Минимальная частота вращения коленчатого вала, мин-1 – 600.

17. Частота вращения при максимальном крутящем моменте, мин-1 – 2200.

18. Сорт топлива – бензин А-76 по ГОСТ 2084-77.

19. Минимальный удельный расход топлива, г/(кВт∙ч) – 250,8.

20. Фазы газораспределения: впуск (начало, конец), выпуск (начало,

конец) – (27, 60), (55, 35).

21. Наличие наддува – нет.

22. Тип системы охлаждения – жидкостный, закрытый с принудительной

циркуляцией.

23. Объем смазочной системы, дм3 – 6.

24. Объем жидкостной системы охлаждения, дм3 – 18.

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений07:53:24 19 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
08:48:09 29 ноября 2015

Работы, похожие на Дипломная работа: Расчет автомобильного карбюраторного двигателя

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(149878)
Комментарии (1829)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru