Динамический расчет двигателя 2Ч. Курсовой

Добавлен: 14.08.2014
Размер: 203 KB
Закачек: 0

Узнать, как скачать этот материал

Телеграм бот для поиска материалов

Покупка оптом ваших чертежй

Подписаться на ежедневные обновления каталога:

t.me/alldrawings

vk.com/alldrawings

Описание

Тип двигателей: четырехтактные, вертикальные, с вихрекамерным смесеобразованием двухцилиндровые, блок-картерной конструкции с блочными крышками на каждые два цилиндра.

Состав проекта

file_138.zip [ 203 KB ]

file_138

Динамический расчет двигателя 2Ч 10,5_13.doc [ 697 KB

]

Дополнительная информация

Задание

1.Краткое описание двигателя, выбор начальных параметров для получения индикаторной диаграммы;

2. Построение индикаторной диаграммы двигателя;

3. Расчет и построение графиков изменения сил действующих на КШМ одного цилиндра:

- сил инерции;

- сил давления газов;

- движущих сил;

- боковой силы;

- радиальной и касательной силы;

- суммарной касательной силы.

4. Анализ конструкции заданной детали, которая используется в данной модели – маховик.

6. Выводы

Описание двигателя 2ч 10,5/13

Тип двигателей: четырехтактные, вертикальные, с вихрекамерным смесеобразованием двухцилиндровые, блоккартерной конструкции с блочными крышками на каждые два цилиндра. У двухцилиндровых двигателей блок-картеры туннельного типа, коленчатые валы установлены на подшипниках качения.

На заднем конце вал имеет фланец или конус для крепления маховика. На переднем конце вала закреплены шестерни привода газораспределения и водяного насоса.

Шатуны дизелей штампованные из углеродистой стали, стержень шатуна двутаврового сечения. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка. Нижняя головка шатуна разъемная, плоскость разъема расположена под углом 45° к стержню шатуна. Крышка нижней головки штампованная стальная, крепится двумя болтами, ввернутыми в тело шатуна. Вкладыши нижней головки шатуна изготовлены из алюминиево-никелевого сплава.

Поршень двухцилиндровых двигателей литой, чугунный;

На поршне устанавливается шесть поршневых колец, четыре из которых компрессионные прямоугольного сечения, два маслосъемные. Все кольца чугунные, верхнее компрессионное кольцо хромированное. Поршневой палец стальной, цементированный плавающего типа.

Газораспределение

Двигатель имеет один распределительный валик стальной, кованый. Для и двухцилиндровых двигателей он откован заодно с кулачками впускных, выпускных клапанов и топливных насосов. Профиль впускных и выпускных кулачков одинаковый. Распределительный валик установлен на двух шарикоподшипниках и приводится во вращение от коленчатого вала через шестеренчатую передачу. На распределительном валике четырех- и шестицилиндровых двигателей для привода топливного насоса устанавливается шестерня. Распределительный валик двигателей установлен в бронзовых подшипниках.

Система подачи топлива

Топливная система двигателей состоит из фильтра, топливного насоса высокого давления, форсунок и трубопроводов. На двухцилиндровых двигателях подкачивающий насос не устанавливается.

Фильтры. В топливной системе двигателя устанавливается войлочный фильтр, на форсунке щелевой фильтр.

Т о п л и в н ы й насос высокого давления. На двухцилиндровом двигателях устанавливаются индивидуальные одноплунжерные насосы . Регулирование количества подаваемого топлива производится изменением конца подачи посредством поворота плунжера насоса, имеющего на цилиндрической поверхности спиральную отсечную кромку. Привод индивидуальных топливных насосов осуществляется от распределительного валика. Валик привода блочного топливного насоса с распределительным валиком двигателя соединяется при помощи шестерен, а с кулачковым валиком топливного насоса при помощи эластичной муфты.

Форсунка закрытого типа со штифтовым распылителем. Давление открытия иглы 140 5 кГ/см2. Диаметр соплового отверстия 1,5 мм. Угол конуса штифта 15°.

Регулятор

На двигателе устанавливаются регуляторы одного из двух типов:

1) всережимный центробежный прецизионный регулятор РИМ, прямого действия с упруго присоединенным катарактом и изменяемой степенью неравномерности. Регулятор устанавливается на двигателях, предназначенных для соединения с генераторами переменного тока, работающими параллельно на общую сеть;

2) однорежимный предельный регулятор, допускающий незначительную регулировку числа оборотов.

Система смазки

В систему смазки двигателей входит:

1) масляный насос шестеренчатого типа, у одно- и двухцилиндровых двигателей устанавливается на переднем торце двигателя и приводится в действие от коленчатого вала через хвостовик,

2)фильтр основной очистки сетчатовойлочного типа;

3)масляный холодильник диафрагменного типа,

4) фильтр тонкой очистки с картонным патроном ДАСФО1,

5) сетчатый приемный фильтр в поддоне. Насос засасывает масло из поддона через приемный фильтр и нагнетает его через фильтр основной очистки в масляную магистраль и фильтр тонкой очистки.Давление в системе 1,5—3 кГ/см2.

Система охлаждения

Система охлаждения двигателей может быть замкнутой, двухконтурной или проточной в зависимости от назначения двигателя. При проточной системе охлаждения двигатели снабжаются одним циркуляционным водяным насосом вихревого типа, с шестеренчатым приводом от коленчатого вала, установленным на крышке крепления агрегатов. При замкнутой системе охлаждения двигатели снабжаются дополнительным центробежным насосом забортной воды, который прокачивает воду через теплообменник. Этот насос устанавливается на крышке крепления агрегатов и приводится в действие от валика паразитной шестерней, с которой входит в зацепление хвостовик валика водяного насоса. Циркуляционный водяной насос нагнетает воду в центральную магистраль блоккартера, откуда вода поступает в зарубашеное пространство цилиндров и перетекает в полость крышки цилиндров, а затем в сливной трубопровод. У четырех- и шестицилиндровых двигателей охлаждается выпускной коллектор. В торце холодильника установлен термостат.

Система пуска

Пуск двигателей 2Ч 10,5/13 осуществляется вручную. Двигатели , кроме того, оборудуются электрическим пуском. Система электрического пуска включает стартер СТ25, аккумуляторную батарею 6 СТЭ144 или 6СТЭ128, зарядный генератор ГСК1500, реле напряжения и свечи накаливания.

Поршень двухцилиндровых двигателей литой, чугунный;

Газораспределение

Система подачи топлива

Фильтры. В топливной системе двигателя устанавливается войлочный фильтр, на форсунке щелевой фильтр.

Регулятор

На двигателе устанавливаются регуляторы одного из двух типов:

2) однорежимный предельный регулятор, допускающий незначительную регулировку числа оборотов.

Система смазки

В систему смазки двигателей входит:

2)фильтр основной очистки сетчатовойлочного типа;

3)масляный холодильник диафрагменного типа,

4) фильтр тонкой очистки с картонным патроном ДАСФО1,

Система охлаждения

Система пуска

Расчет и построение теоретической индикаторной диаграммы

Расчетную индикаторную диаграмму строят по данным расчета рабочего цикла. В дальнейшем эта диаграмма является исходным материалом для динамического и прочностного расчетов двигателя. Построение диаграммы выполняют аналитическим способом, так как графические методы построения дают большие ошибки.

Ординаты точек политропы сжатия и расширения вычисляют по

Использование отношения V/Vc в качестве переменной позволяет упростить вычисления, так как численные значения V/Vc, необходимые для расчетов ординат политроп сжатия и расширения, в основном целые числа (от 1,0 до г — для политропы сжатия, от р до е — для политропы расширения). Удобно также задавать одни и те же значения V/Vc Для вычисления ординат политроп сжатия и расширения. При этом две ординаты политроп сжатия и расширения соответствуют одной абсциссе, что значительно упрощает их построение.

Теоретическая индикаторная диаграмма рабочего цикла в этом случае представляется в системе координат р — V/Vc безразмерной в направлении оси объемов. Абсолютные объемы, соответствующие значениям отношения V/Vc , легко найти, умножив отношение V/Vc на постоянный объем Vc камеры сжатия:

- для четырехтактных ДВС

Вычисление ординат точек политроп сжатия и расширения удобно проводить в табличной форме и в определенном порядке

Значения рс, pа, pz и рь являются контрольными и должны соответствовать полученным в расчете цикла.

Построение индикаторной диаграммы

Динамический расчёт двигателя

Силы инерции

Сила инерции поступательно движущихся масс приложена в центре поршневого пальца действует вдоль оси цилиндра и равна:

Силы давления газов

На поршень со стороны камеры сгорания действует сила от давления газов в цилиндре двигателя Рг (рис.2.).Она приложена в центре поршневого пальца и действует вдоль оси цилиндра.

Силы давления газов, действуя на поршень Рг и на крышку цилиндра — Рг, взаимоуравновешиваются внутри двигателя и на его опоры не передаются. Вне двигателя силы давления газов проявляются в виде вращающего МВР и опрокидывающего моментов МОПР. Относительное значение силы давления газов в зависимости от угла поворота кривошипа Pг = f(ϕ) определяется аналитически или графически по расчетной или действительной индикаторной диаграмме.

Более целесообразным является аналитическое определение давлений рабочего тела для расчетных положений кривошипа. В этом случае необходимо располагать следующими данными:

и д — условная и действительная степени сжатия;

и — степень предварительного и степень последующего расширения;

Рz и Ра — давления в цилиндре — максимальное и в начале сжатия;

n1 и n2 — показатели политроп сжатия и расширения;

Расчетные положения механизма и соответствующие им величины будем отмечать индексом i; S* и s* без индексов служат для обозначения полного хода поршня.

Текущей степенью сжатия і будем называть отношение объема цилиндра в момент начала сжатия к его текущему объему, равное отношению соответствующих этим объемам перемещений поршней:

Абсолютное значение силы давления газов на поршень Рг = pгFn, MН, а относительное значение Рг=р, МПа.

Движущая сила

Движущая сила является результирующей всех сил, действующих на поршень, — силы давления газов в цилиндре Рг, силы давления воздуха в подпоршневой полости Рп.п ,силы инерции ПДМ Рj, силы тяжести и ПДМ Рт и равна их алгебраической сумме, МПа,

На рис.2 показано действие движущей силы в КШМ. Она приложена в центре поршневого пальца и действует вдоль оси цилиндра. Сила Рдв раскладывается на составляющие: нормальную силу, действующую перпендикулярно к оси цилиндра и прижимающую поршень к втулке N = Pдвtg, и силу, действующую по оси шатуна, Q = Pдв/cos.

Силу Q переносим по линии ее действия в центр шатунной шейки и раскладываем на две составляющие: радиальную силу, действующую по кривошипу, Z = Q cos (ϕ + ) = Рдв cos(ϕ + )/ cos и касательную (тангенциальную) силу Т = Q sin(ϕ + ) = =Рдв sin(ϕ + )/cos .

Силы, действующие на КШМ, переменны по величине и направлению, поэтому для удобства анализа их представляют в виде графических зависимостей показывающих изменение сил по углу поворота кривошипа. Кривые периодические, с периодом 360° в двухтактных двигателях и 720° в четырехтактных. Силы считаются положительными, когда Рдв, Pj и Z направлены к центру вращения коленчатого вала, Т — направлена в сторону вращения коленчатого вала, a N - в сторону, противоположную вращению. Угол положителен, когда шатун отклонен в сторону вращения коленчатого вала.

Суммарные касательные силы в

многоцилиндровом двигателе

Суммарные касательные силы в многоцилиндровых двигателях необходимо знать для определения вращающего момента и расчета коленчатого вала на прочность.

Диаграмма суммарных касательных сил Т многоцилиндрового двигателя строится последовательным суммированием кривых касательных сил каждого из цилиндров, смещенных по фазе на угол заклинки ϕз кривошипов. Суммирование можно произвести графически или в табличной форме. Построения Т.

Значения Т получаются суммированием ординат в пределах каждой строки. Значения Тз = Т0 , так как Т - периодическая функция с периодом ϕз. По полученным данным построим зависимость Т = f(ϕ).

Выводы

В данной работе я построил индикаторную диаграмму для двигателя 2Ч 10,5/13, что позволило также найти силы давления газов, силы инерции, движущие силы, радиальную, боковую и касательные силы. Эти силы определяют конструкцию и соответственно массогабаритные показатели дизеля. Нахождение касательных сил позволило найти изменение крутящего момента на фланце двигателя. Так как это судовой двигатель, то задавшись степенью неравномерности вращения мы можем найти геометрические размеры маховика, используя зависимость изменения суммарной касательной силы от угла поворота коленчатого вала