Автомобильный бензиновый двигатель весна 2018

ДВС вид 1.cdw

Рабочий объем двигателя л
Количество и расположение цилиндров
Порядок работы цилиндров
Номинальная мощность кВт
Частота оборотов при номинальной мощности мин
Максимальный крутящий момент Н*м
Двигатель легкового автомобиля
ЭТТМ.КП.37.ДВ.00000СЧ
Компрессионное кольцо
Пружина клапана большая
Пружина клапана меньшая
Распределительный вал
Болт М16 ГОСТ 2524-70
Болт М6 ГОСТ 7798-70
Болт М10 ГОСТ 7798-70
Гайка шатунного болта М10

поперечный разрез (4црн).frw

продольный разрез (4црн).frw

Набегающие моменты.doc

-----------------------
Рисунок 12 – Графики набегающих моментов на коренные шейки коленчатого
а – вторая коренная шейка; б – третья коренная шейка; в – четвертая
коренная шейка; г – пятая коренная шейка

Два вида (4цр).frw

260-RZ.frw

3-Tretiy list V5 11.cdw

для легкового автомобиля

поперечный разрез (4цр).frw

продольный разрез (4црнв).frw

поперечный разрез двигателя.cdw

Поперечный разрез ДВС
Техническая характеристика
Порядок работы цилиндров
Расположение цилиндров
Номинальная мощность кВт
Номинальная частота вращения
коленчатого вала обмин
Максимальный крутящий момент Н м
При частоте вращения коленчатого вала обмин
Технические требования
Разборку и сборку двигателя необходимо выполнять на
Поршни должны быть подобраны к гильзам по одноименным
Для обеспечения герметичности прокладки головки блока
цилиндров необходимо соблюдать порядок затяжки болтов с
Выполнить маркировку на гильзах и поршнях.

Dizel prodolny pechatat исправленный2.cdw

Рабочий объем двигателя л
Количество и расположение цилиндров
Порядок работы цилиндров
Номинальная мощность кВт
Частота вращения при номинальной мощности мин
Максимальный крутящий момент Нм
при частоте вращения мин
ЭТТМ. КП10563056.20 ВО
ЭТТМ.КП10563056.20 ВО
ЭТТМ.КП10563056.20.01
Головка блока цилиндров
ЭТТМ.КП10563056.20.02
ЭТТМ.КП10563056.20.03
ЭТТМ.КП10563056.20.04
ЭТТМ.КП10563056.20.05
ЭТТМ.КП10563056.20.06
ЭТТМ.КП10563056.20.07
ЭТТМ.КП10563056.20.08
ЭТТМ.КП10563056.20.09
ЭТТМ.КП10563056.20.10
ЭТТМ.КП10563056.20.11
ЭТТМ.КП10563056.20.12
ЭТТМ.КП10563056.20.13
ЭТТМ.КП10563056.20.14
ЭТТМ.КП10563056.20.19
ЭТТМ.КП10563056.20.20
ЭТТМ.КП10563056.20.21
ЭТТМ.КП10563056.20.18
ЭТТМ.КП10563056.20.17
ЭТТМ.КП10563056.20.16
ЭТТМ.КП10563056.20.15
Распределительный вал
Впускной трубопровод
Выпускной трубопровод

Спецификация на ДВС.spw

Головка блока цилиндров
Заливная горловина масла

Реакция шатунной шейки.doc

-----------------------
Рисунок 8 – Сила действующая на шатунную шейку

Реакция коренной шейки.doc

-----------------------
Рисунок 11 – Сила действующая на 3 коренную шейку

Деталировка.frw

Пояснительная записка.docx

Количество цилиндров
Эффективная мощность Ne =73986 Лс (54КВт);
Частота вращения nN =3100мин-1;
Минимальна частота вращения n(min) =700 мин-1.
Частота вращения при максимальном моменте:
n(м)=05*3100=1550 мин-1.
Максимальная частота вращения коленчатого вала:
n(max)=1.1*3100=3410 мин-1.
2.Параметры рабочего тела
Главные составляющие топлива это углерод водород и кислород. В дизельном топливе содержится:
О = 0004 кг;mT =115кгкмоль
mT - молекулярная масса топлива.
Низшая теплота сгорания:
Hu =3391C+12560H-1089(O - S)-251(9H + W).
W-количество водяного пара (принимаем =0).
Hu =3391*0870+12560*0126-1089*0004-251*9*0126=
=4244 МДжкг=42440 кДжкг.
Для полного сгорания топлива необходимо определить теоретически необходимое количество воздуха:
L0 – теоретически необходимое количество воздуха в кмоль для сгорания 1 кг топлива кмольвоздкг топл;
3 – массовое содержание кислорода в 1 кг воздуха;
08 – объёмное содержание кислорода в 1 кмоль воздуха.
L0 = кмоль воздкг топл;
l0 = кмоль воздкг топл.
Коэффициент избытка воздуха: - без наддува:α = 14; - с наддувом:α = 17. Количество свежего заряда:
α- коэффициент избытка воздуха (принимаем равным 093);
mt- молекулярная масса паров топлива.
кмольсв.зарядакгтопл.; приα=17:кмольсв.зарядакгтопл.
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания:
кмольСО2кгтопл.; кмольН2Окгтопл. Приα=14:МО2=0208*(α-1)*L0=0208*(14-1)*05=00416кмольО2кгтопл.;МN2=0792*α*L0=0792*14*05=05544кмольN2кгтопл.; приα=17:МО2=0208*(α-1)*L0=0208*(17-1)*05=00728кмольО2кгтопл.;МN2=0792*α*L0=0792*17*05=06732кмольN2кгтопл. Общееколичествопродуктовсгорания: М2=МСО2+МН2О+МО2+МN2 Приα=14:М2 = 00725 + 0063 + 00416 + 05544 = 07315 кмоль пр. сгкг топл.; приα=17:М2 = 00725 + 0063 + 00728 + 06732 = 08815 кмоль пр. сгкг топл.
3.Параметрыокружающейсредыиостаточныегазы.Атмосферныеусловияp0=01Мпа;Т0=293К.Давлениеокружающейсреды:безнаддуваpх=p0=01МПа;снаддувомpх=017МПа–позаданию.Температураокружающейсреды:безнаддуваТх=Т0=293К;снаддувомТх=Т0*(pхp0)(nk-1)nk=293*(01701)(165-1)165=361Кгде nk – показатель политропы сжатия (для цетробежного нагнетателя с охлаждаемымкорпусомпринятnk=165).1.4.Температураидавлениеостаточныхгазов.Достаточно высокое значение =19 дизеля без наддува снижает температуру и давление остаточных газов а повышение частоты вращения коленчатого вала несколько увеличивает Тr и pr. При наддуве температурный режим двигателя повышается и увеличивает значения Тr и pr. Поэтому можно принятьдлядизелей:безнаддуваТr=750Кpr=105p0=105*01=0105МПа;снаддувомТr=800Кpr=095p0=095*017=0162МПа.1.5.Процессвпуска.Температура подогрева свежего заряда. Рассчитываемый двигатель не имеет специальногоустройствадляподогревасвежегозаряда.Однакоестественныйподогревзарядавдизеле без наддува может достигать 15 – 20 С а при наддуве за счёт уменьшения температурного перепада между деталями двигателя и температурой надувочного воздуха величина подогрева сокращается. Поэтому принимаем для дизелей: без наддува ΔТ = 20 С; с наддувомΔТ=10С. Плотностьзаряданавпуске: pк=pх*106(RвТк);безнаддуваpк=01*106(287*293)=1189кгм3;снаддувомpк=017*106(287*361)=1641кгм3.Потеридавлениянавспускевдвигателе: без наддува Δpа = (2 + 2)2впpк *10-62 = 27*702*1189*10-62 = 0008 МПа; снаддувомΔpа=27*702*1641*10-62=0011МПагде(2+2)= 27 и вп = 70 мс приняты в соответствии со скоростным режимом двигателей и с учётом небольших гидравлических сопротивлений вовпускнойсистемедизеляснаддувомибезнаддува. Давлениевконцевпуска: pа=pк–Δpа безнаддуваpа=01–0008=0092МПа; снаддувомpа=017–0011=0159МПа.Коэффициентостаточныхгазов: γr=(Tк+ΔТ)Тr*pr(pа–pr); безнаддуваγr=(293+20)750*0105(23*0092–0105)=0022; снаддувомγr=(361+10)800*095(23*0159–095)=0021.Температуравконцевпуска: Та=(Тк+ΔТ+γrТr)(1+γr); безнаддуваТа=(293+20+0027*750)(1+0027)=3245К=515С; снаддувомТа=(361+10+0026*800)(1+0026)=3819К=1089С.Коэффициентнаполнения: v=Тк*(pа–pr)[(Tк+ΔТ)*(–1)*pк]; без наддува v=293*(19*0092–0105)[(293+20)*(19–1)*01] = 0854; снаддувом v=361*(19*0159–0162)[(361+10)*(19–1)*017] = 0909.1.6.Процесссжатия.Средние показатели адиабаты и политропы сжатия. При работе дизеля на номинальном режиме можно с достаточной степенью точности принять показатель политропы сжатия приблизительно равным показателю адиабаты которыйопределяетсяпономограмме. а)длядизелябезнаддувапри=19иТа=324К n1k1=13688; б)длядизеляснаддувомпри=19иТа=3819К n1k1=13603.Давлениеитемпературавконцесжатия: pс=pа*n1иТс=Та*n1-1; без наддува pс=0092*1913688 = 5178 МПаТс=322*1913688-1 = 9596К==6866С; снаддувомpс=0159*1913603=8727МПаТс=3798*1913603-1==11032МПа=8302С.Средняямольнаятеплоёмкостьвконцесжатия: а)воздуха(mcv)t0tc=206+2638*10-3*tс: длядизелябезнаддува(mcv)t0tc=206+2638*10-3*6866==22411кДж(кмоль*град) длядизеляснаддувом(mcv)t0tc=206+2638*10-3*8302==22790кДж(кмоль*град); б)остаточныхгазов(определяетсяпотаблицеметодоминтерполяции): длядизелябезнаддуваприα=14иtс=6866С (mcv'')t0tc=24381кДж(кмоль*град); длядизеляснаддувомприα=17иtс=8302С (mcv'')t0tc=24548кДж(кмоль*град); в)рабочейсмеси (mcv')t0tc=[1(1+γr)]*[(mcv)t0tc+γr*(mcv'')t0tc]; длядизелябезнаддува(mcv')t0tc=[1(1+0027)]*[ 22411 +0022*24381]==22462кДж(кмоль*град); длядизеляснаддувом(mcv')t0tc=[1(1+0026)]*[22790+0021*24548]==22835кДж(кмоль*град).1.7.Процесссгорания.Коэффициентмолекулярногоизменениясвежейсмесивдизелях: безнаддува0=М2М1=073150700=1045;снаддувом0=М2М1=088150850=1037. Коэффициентмолекулярногоизменениярабочейсмесивдизелях:безнаддува=(0+γr)(1+γr)=(1045+0022)(1+022)=1044;снаддувом=(0+γr)(1+γr)=(1037+0021)(1+021)=1036.Теплотасгораниярабочейсмесивдизелях:безнаддуваНраб.см=Нu[М1*(1+γr)]=42440[0700*(1+0027)]==59034кДжкмольраб.см.;снаддувомНраб.см=Нu[М1*(1+γr)]=42440[0850*(1+0026)]==48664кДжкмольраб.см. Средняямольнаятеплоёмкостьпродуктовсгораниявдизелях:(mcv'')t0tz=(1М2)*[МСО2*(mcVCO2'')t0tz+МН2О*(mcVH2O'')t0tz+МО2*(mcVO2'')t0tz++МN2*(mcVN2'')t0tz];(mcp'')t0tz=(mcv'')t0tz+8315;безнаддува(mcv'')t0tz=(107315)*[00725*(24588+0003349tz)+0063 *(2667+0004438tz)+00416*(23723+000155tz)+05544*(21951++0001457tz)]=28048+000183 (mcp'')t0tz=28048+000183tz+8315=36363+000183снаддувом(mcv'')t0tz=(108815)*[00725*(24588+0003349tz)+0063 *(2667+0004438tz)+00728*(23723+000155tz)+06732*(21951++0001457tz)]=27423+000183(mcp'')t0tz=27423+000183tz+8315=35738+000183tz.Коэффициентиспользованиятеплоты:длясовременныхдизелейснеразделённымикамерамисгоранияихорошоорганизованнымструйнымсмесеобразованиеможнопринятьдлядвигателейбезнаддуваz=082апринаддувевсвязисповышениемтеплонапряжё-нностидвигателяисозданиемболееблагоприятныхусловийдляпротеканияпроцессасгорания-z=086.Степеньповышениядавления:вдизелевосновномзависитотвеличиныподачитоплива.Сцельюснижения газовыхнагрузокнадеталикривошипно-шатунногомеханизмацелесообраз-ноиметьмаксимальноедавлениесгоранияневыше11-12МПа.Всвязисэтимцелесообразнопринятьдлядизелябезнаддуваλ=20аснаддувомλ=15.Температуравконцевидимогопроцессасгорания:z*Нраб.см+[(mcv')t0tc+8315λ]*tс+2270*(λ-)=*(mcp'')t0tz*tz:длядизелябезнаддува082*59034+[22462+8315*2]*6866+2270*(2–1044)=1044*(36478+000191)*tzили0001994tz2+38085tz–79966=0откудаtz=(-38085+(380852+4*0001994*79966)0.5(2*0001994)==203935;Тz=tz+273=203935+273=231235К=203935;длядизеляснаддувом086*48664+[22835+8315*2]*8302+2270*(15–1036)=1036*(35738+000183)*tzили00018961tz2+37026tz–78496=0откудаtz=(-37026+(370262+4*00018961*78496)0.5(2*00018961)==19505;Тz=tz+273=19505+273=22235К=19505. Максимальноедавлениесгораниядлядизелей:безнаддуваpz=λ*pc=20*5178=10356МПа;снаддувомpz=λ*pc=15*8727=130905МПа.Степеньпредварительногорасширениядлядизелей:безнаддуваp=*Тz(λ*Тс)=1044*231235(20*9596)=126;снаддувомp=*Тz(λ*Тс)=1036*228635(15*11032)=139.
8.Процессрасширения.Степеньпоследующегорасширениядлядизелей:безнаддува=p=19126=1508;снаддувом=p=19139=1367.Средниепоказателиадиабатыиполитропырасширения:длядизелейвыбираютсяследующимобразом.Наноминальномрежимеможнопринятьпоказательполитропырасширениясучётомдостаточноболь-шихразмеровцилиндранесколькоменьшепоказателяадиабатырасшире-ниякоторыйопределяетсяпономограмме.Длядизелей:безнаддувапри=1508;Тz=231235иα=14k2=12754аn2прини-маемравным1260;снаддувомпри=1367;Тz=22235иα=17k2=12716аn2прини-маемравным1267.Давлениеитемпературавконцерасширениядлядизелей:безнаддуваpb=pzn2=103561508126=0325МПа;Тb=Тzn2-1=2312351508126-1=10953К;снаддувомpb=pzn2=13090513671267=0471МПа;Тb=Тzn2-1=222351367267-1=10928К.Проверкаранеепринятойтемпературыостаточныхгазовдлядизелей:безнаддуваТr=Тb(pbpr)13=10953(03250105)13=75156К;Δ=100*(75156–750)75156=0209%чтодопустимо;снаддувомТr=Тb(pbpr)13=10928(04710162)13=76566К;Δ=100*(76566–800)76566=-4484%чтодопустимо.
Индикаторныепоказатели
Атмосферное давление p0
Показатель политропы сжатия n1
Показатель политропы расширения n2
Степень предварительного расширения p
Степень последующего расширения
1.Индикаторнаядиаграмма.Данныеиндикаторнойдиаграммы:Таблица1–Данныеиндикаторнойдиаграммы2.2.Индикаторныепараметрырабочеготела. Теоретическоесреднееиндикаторноедавление:ppСреднееиндикаторноедавление: ppi=piφи=1018*095гдеφи–коэффициентполнотыдиаграммы.
ИндикаторныйКПД: ;где:L0- теоретическое необходимое количество воздуха;
α- коэффициент избытка воздуха;
Ни- низшая теплота сгорания топлива;
ρк- плотность заряда при впуске;
V–коэффициентнаполнения. .Индикаторныйудельныйрасходтоплива:
S–ходпоршняравный945мм.Vп.ср=(S*Nn)(3*100000)=1229мс.
Отношениеходапоршнякегодиаметру:SD=94596=09844Давлениемеханическихпотерь:pm=0059+00118*Vп.ср=0059+00118*1229=0204МПа.Среднееэффективноедавление:ре=pi-pm=0967–0204=0763МПа.МеханическийКПД:m=реpi=07630967=0789ЭффективныйКПД:e=i*m=0454*0789=0358.Удельныйрасходтоплива:ge=3600(Нu*i)=3600(4244*0454)=237г(кВт*ч).2.4.Основныеразмерыдвигателя.Литраждвигателя:Vл=30**Nе(pe*n)=30*4*54(0763*3100)=274лгде:
– тактность двигателя.
Рабочийобъёмцилиндра:Vh=Vлi=2744=069лгде:
i–количествоцилиндров.Диаметрцилиндра:D=100*(4*Vh(*SD))13=100*(4*069(314*1))13=9628мм примемD=96мм.Ходпоршня:S=100*(4*Vh(*SD))13=100*(4*069(314*1))13=9478ммпринимаемS=945м Площадьпоршня:Fп=*D24=314*9624=724см2.Уточнённыйлитраждвигателя:Vл=274л.Эффективнаямощность:Ne=ре*Vл*n(30*)=0763*274*3100(30*4)=5401кВт.Литроваямощностьдвигателя:Nл=NеVл=5401274=1971кВтл.Эффективныйкрутящиймомент:Mе=3*104*Nе(*n)=3*104*5401(314*3100)=16637Н*м.Часовойрасходтоплива:Gт=Ne*ge*10-3=5401*237*10-3=1280кгчас.Средняяскоростьпоршня:Vпср=S*N3*104=977мс.Таблица2–Данныедляпостроенияграфиков
Рисунок1–Индикаторнаядиаграмма
Рисунок2–Скруглениенизшеймёртвойточки
Рисунок3–Скруглениевысшеймёртвойточки
5.Внешняяскоростнаяхарактеристикадвигателя.Таблица3–Внешняяскоростнаяхарактеристикадвигателя
Рисунок4–Внешняяскоростнаяхарактеристика
Расчёткинематикакривошипно-шатунногомеханизмаРасчёт кинематики кривошипно-шатунного механизма сводится к определению пути скорости и ускорения поршня. При этом принимается чтоколенчатыйвалвращаетсяспостояннойугловойскоростью.Данные:ХодпоршняS=00945м=945мм;ОтношениеRL λ2=025;РадиускривошипаR=004725м=4725мм;ДлинашатунаL=0189м=189мм;Угловаяскорость=325с(-1);ПеремещениепоршняSУскорениепоршняj.
в.м.т–верхняямёртваяточка;н.м.т.–нижняямёртваяточка. Рисунок5–Схемакривошипно-шатунногомеханизма
1.Перемещениепоршня. где:
φ принимаем равным 90 (cos(90)=0).
2.Скоростьпоршня.Дляопределенияскоростипоршнядифференцируемповремени: получаем: .Подставим:3.3.Ускорениепоршня.Дляопределенияускорениядифференцируемповремени: получаем: .
Подставим:3.4.Ускорениепервогопорядка. .Подставим:3.5.Ускорениевторогопорядка. .Подставим:Таблица4–Результатырасчётов
Рисунок6–Кинематическаяхарактеристикаперемещениепоршня Рисунок7–Кинематическаяхарактеристикаскоростипоршня
Рисунок8–Кинематическиехарактеристикиускоренияпоршня
ДинамическийрасчётДанные:
МассапоршняMп=17102кг;МассашатунаMш=15419кг;МассакривошипаMк'=355кг;ДиаметрцилиндраD=96мм;Площадьпоршня=(D2*)(4*10-6)=0007238м2;РадиускривошипаR=4725мм=004725м;ДлинашатунаL=189мм;Расстояниеотцентрапоршневойголовкидоцентрамассшатуна Lшп=14722мм;Расстояниеотцентракореннойшейкидоцентрамасскривошипа ρ=216мм;Приведеннаямассапоршня:
6674515240000 получим:кг;Приведеннаямассакривошипа:получим:кг;Силадавлениягазовнапоршень:где:φпринимаемравным90градусам.
Получим:кН;Силаинерциипоршня1-гопорядка:где:j1при90градусахравен0(данныеизтаблицы5).Получим:кН;Силаинерциипоршня2-гопорядка:где:
j2при90градусахравен-2202(данныеизтаблицы5).Получим:кН;Силаинерциипоршняпорядка:=0+2560=2560кН;Суммарнаясиладействующаянапоршень:Fj=Fr+ФJ=-0058+2560=2502кН;Уголнаклонашатуна:получим:градусов;Нормальнаясоставляющаясилыдействующейнапоршень:получим:кН;Продольнаясоставляющаясилыдействующейнапоршень:получим:кН;Радиальнаясилакривошипа:получим:кН;
Тангенциальнаясилакривошипа:получим:кН;Силаинерциикривошипа:получим:кН.Таблица6–Результатырасчётов
Рисунок9–Графикдинамическогорасчётасилдействующиенапоршень
Рисунок10–Графикдинамическогорасчётанормальнойипродольнойсилы
Рисунок11–Графикдинамическогорасчётарадиальнойитангенциальнойсилы
ОпределениекрутящегомоментадвигателяКрутящиймоментцилиндра:где:Ft–выбираетсяизтаблицы6.Вычислим:Нм.Таблица7–Крутящиймоментдвигателярезультаты
Спомощьютаблицы7выводимзначения:МаксимальныйкрутящиймоментTmaМинимальныйкрутящиймоментTmСреднеезначениекрутящегомоментаTср=2274Нм;Коэффициентнеравномерностикрутящегомомента:получим:Эффективныйкрутящиймомент:где:мравен0789(данныеизрасчётаиндикаторнойдиаграммы).Получим:Нм.Найденное значение сравнивается с эффективным крутящим моментом внешней скоростной характеристики двигателя при номинальной частоте вращенияколенчатоговала:где:Me 'значениетаблицы3(при3100обмин).Получим:%.ИзбыточнаяработакрутящегомоментаLизб=5763Дж;Коэффициентнеравномерностихода=0.01;Необходимыймоментинерциидвижущихсямасс:вычислим:кг*м2. Рисунок12–Графиккрутящегомомента
52420530034500 6.ОпределениесилдействующихнашейкиколенчатоговалаСила действующая на шатунную шейку в системе координат связанной с шейкойFш;ПроекцияэтойсилынагоризонтальнуюосьFшПорядокработыцилиндров1-3-4-2;Проекциисилыдействующейна1(5)кореннуюшейкуFк(1)xиFк(1)y:где:Fшx=Ft равное -380 а Fшy=Фк+Fr равное 1529 (данные из таблицы 6) при60градусах.Вычислим:кНкН.Проекциисилыдействующейна2(4)кореннуюшейкуFк(2)xиFк(2)y: где:FшхиFшуберёмпри240градусах.Вычислим:кНкН.
Проекциисилыдействующейна3кореннуюшейкуFк(3)Параметрыпротивовеса:вычислим:кг*м.Массапротивовесаm=15234кг;Радиусустановкипротивовесаr=523658мм;Дисбаланс:вычислим:кг*м.
Таблица8–Результатырасчётов Рисунок13–Силадействующаянашатуннуюшейку(полярнаядиаграмма)
Рисунок14–Силадействующаяна1(5)кореннуюшейку(полярная диаграмма) Рисунок15–Силадействующаяна2(4)кореннуюшейку(полярная диаграмма)
Рисунок16–Силадействующаяна3кореннуюшейку(полярная диаграмма)
Рисунок17–Силадействующаянашатуннуюшейку(развёрнутая диаграмма)
Рисунок18–Силадействующаяна1(5)кореннуюшейку(развёрнутая диаграмма)
Рисунок19–Силадействующаяна2(4)кореннуюшейку(развёрнутая диаграмма)
Рисунок20–Силадействующаяна3кореннуюшейку(развёрнутая диаграмма)
ОпределениенабегающихмоментовНабегающий крутящий момент действующий на 1 коренную шейку коленчатоговалаTк1=0Нм;Набегающий крутящий момент действующий на 2 коренную шейку коленчатоговалаTк2:
где:значениеFtберетсяизтаблицы6.Набегающий крутящий момент действующий на 3 коренную шейку коленчатоговалаTк3:
.Набегающий крутящий момент действующий на 4 коренную шейку коленчатоговалаTк4:
.Набегающий крутящий момент действующий на 5 коренную шейку коленчатоговалаTк5:
.Таблица9–Результатырасчётов Рисунок21–Набегающиймоментдействующийна2кореннуюшейку коленчатоговалаРисунок22–Набегающиймоментдействующийна3кореннуюшейкуколенчатоговалаРисунок23-Набегающиймоментдействующийна4кореннуюшейкуколенчатоговалаРисунок24-Набегающиймоментдействующийна5кореннуюшейкуколенчатоговала

ДВС вид 2.cdw

легкового автомобиля

Kursovoy proekt Кобков.doc

Степень сжатия =11.8;
Количество цилиндров
Эффективная мощность Ne =925 л.с. (68КВт);
Частота вращения nN =4700 мин-1;
Минимальна частота вращения n(min) =900 мин-1.
Частота вращения при максимальном моменте:
n(м)=0.5*4700=2350 мин-1.
Максимальная частота вращения коленчатого вала:
n(max)1.1*4700=5170мин-1.
2.Параметры рабочего тела
Главные составляющие топлива это углерод водород и кислород. В бензине
mT - молекулярная масса топлива.
Низшая теплота сгорания:
Hu =33.91C+125.60H-10.89(O - S)-2.51(9H + W) (1.3)
W-количество водяного пара (принимаем =0).
Hu =33.91*0.855+125.60*0.145-10.89*(0.855 -2.5)-2.51*(9*0.145 +0)=
=43.93 кДжкг=43930 Джкг.
Для полного сгорания топлива необходимо определить теоретически
необходимое количество воздуха:
l0– теоретически необходимое количество воздуха в кг для сгорания 1 кг
топлива кг воздкг топл;
L0 – теоретически необходимое количество воздуха в кмоль для сгорания 1 кг
топлива кмольвоздкг топл;
23 – массовое содержание кислорода в 1 кг воздуха;
208 – объёмное содержание кислорода в 1 кмоль воздуха.
Lo =[pic] кмольвоздкг топл.
Количество горючей смеси поступающей в рабочую камеру определяется:
α- коэффициент избытка воздуха (принимаем равным 0.93);
mt- молекулярная масса паров топлива.
Общее количество продуктов сгорания определяется:
Количество отдельных компонентов:
Результаты полученные по формулам (1.6) – (1.8) заносим в таблицу 1.
Таблица 1 – Параметры рабочего тела
n 900 2350 4700 5170
M1 04893 05152 05204 05152
M(CO2) 00612 00684 00698 00684
M(CO) 00100 00029 00014 00029
M(H2O) 00675 00711 00718 00711
M(H2) 00050 00014 00007 00014
M(N2) 03807 04011 04052 04011
M2 05244 05449 05490 05449
3.Параметры окружающей среды
Давление окружающей среды po = 0.1МПа;
Температура окружающей среды То =293 К.
Коэффициент давления остаточных газов k =1.18;
Давление остаточных газов при номинальном режиме p(гn) =0.118МПа;
Коэффициент изменения давления газов Aг =0.822;
Повышение температуры подогрева свежего заряда [p
Коэффициент изменения повышения тепературы AТ =0.139;
Плотность заряда при впуске pк =1.189;
Коэффициент изменения потерь давления при впуске Aп =0.023;
Влияние затухания скорости и сопротивления (2+[p
Коэффициент очистки jоч =1.
Tr=865+0.035*n (1.9)
Температура подогрева свежего заряда: В процессе наполнения
температура свежего заряда несколько увеличивается благодаря подогреву от
нагретых деталей двигателя. Изменение величины ΔТ в зависимости от
скоростного режима двигателя при ориентировочных расчетах может быть
определено по формуле:
ΔTN - температура подогрева;
Давление в конце впуска -основной фактор определяющий количество
рабочего тела поступающего в цилиндр двигателя:
Потери давления за счет сопротивления впускной системы и затухания
скорости движения заряда в цилиндре при некотором допущении можно
определить из уравнения Бернулли:
ра - потери давления МПа;
- коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом
вп - коэффициент сопротивления впускной системы отнесенный к наиболее
Коэффициент остаточных газов для четырехтактных двигателей с учетом
продувки и дозарядки цилиндра:
Температура в конце впуска (Та) в основном зависит от температуры
рабочего тела коэффициента остаточных газов степени подогрева заряда и в
меньшей степени -от температуры остаточных газов.
Наиболее важной величиной характеризующей впуск является коэффициент
GD- действительное количество свежего заряда;
Go- теоретически возможное.
Результаты полученные по формулам (1.9) – (1.18) заносим в таблицу 2.
Таблица 2 – Параметры процесса впуска и газообмена
Tг 8965 94725 10295 104595
pг 01040 01071 01180 01210
Δpa 000055000376001503001818
pа 009945009624008497008182
доз0947 0993 1068 1083
γг 00355 00339 00362 00375
v 08858 09063 08592 08362
Процесс сжатия условно считают политропным с переменным показателем n1
который в начале периода сжатия превышает показатель адиабаты k1.
Значение показателя политропы n1 устанавливают в зависимост от k1:
n1= (k1-0.04)- (k1+0.04). (1.21)
Давление и температура в конце процесса сжатия определяются из
уравнения политропы с постоянным показателем.
pc=pan1 (МПа) (1.22)
Tc=Tan1-1 (К). (1.23)
Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:
(mcv)totc tc=Tc-27 (1.24)
b) остаточных газов:
(mcv)totc=(1М2)*(Мсо2(mcVCO2)totc+ Мсо(mcVCO)totc+Мн2о* (mcVН2О)totc+
Мн2*(mcVН2)totc+ МN2*(mcVN2)totc+ Мо2*(mcVO2)totc)
(mcv)totc=((mcv)totc+γr(mcv)totc)(1+ γr) (1.26)
Результаты полученные по формулам (1.19) – (1.26) заносим в таблицу 3.
Таблица 3 - Параметры процесса сжатия
k1 13744 13747 13747 13746
n1 1364 1365 1365 1365
pc 2884 2794 2466 2374
mcv(ta)20747 20741 20741 20743
mcv(tc)22064 22052 22051 22055
mc"v 23612 23687 23702 23690
mc'v 22117 22106 22109 22114
Процесс сгорания -основной процесс рабочего цикла двигателя в течение
которого теплота выделяющаяся вследствие сгорания топлива идет на
повышение внутренней энергии рабочего тела и на совершение механической
Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:
Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси :
Количество теплоты потерянное вследствие химической неполноты сгорания:
ΔНи=119950 (1-α) L0 . (1.29)
Теплота сгорания рабочей смеси :
При увеличении скоростного режима z снижается. При проведении расчетов
z выбирается по опытным данным рисунок 1.
Рисунок 1- График использования теплоты
Максимальное давление сгорания:
Степень повышения давления:
Результаты полученные по формулам (1.27) – (1.31) заносим в таблицу 4.
Таблица 4 - Параметры процесса сгорания
o 10717105771055010577
ΔHu 4340 1240 620 1240
Hраб.см. 83885 85766 86356 86095
z 0880 0950 0990 0987
mc"v(tz) 3062 3090 3108 3109
tz 2630 2871 2984 2961
Tz 2903 3144 3257 3234
pz 1081411261102789831
pz' 9192 9572 8737 8356
λ 3749 4031 4168 4140
7.Процесс расширения
В результате процесса расширения тепловая энергия топлива преобразуется в
механическую работу.
Учитывая что по опытным данным величина среднего показателя политропы
расширения n2 незначительно отличается от показателя адиабаты k2 и как
правило в меньшую сторону при предварительных расчетах новых двигателей
величину n2 можно оценить по величине k2 для соответствующих значений α
и Тz. Показатель адиабаты расширения в этом случае определяется в
результате совместного решения двух уравнений
(mcv)tbtc=((mcv)totctz - (mcv)totbtb)( tz - tb ). (1.33)
B начале расчета процесса впуска задаются параметры процесса выпуска (рr
Результаты полученные по формулам (1.32) – (1.37) заносим в таблицу 5.
Таблица 5 - Параметры процесса расширения и выпуска
k2 12466 12443 12423 12420
n2 1247 1244 1242 1242
Tb 1580 1721 1791 1780
tb 1307 1448 1518 1507
mc"v(tb2747 2781 2796 2794
Тr 9367891014690 1122743 1141559
Построение ндикаторной диаграммы
Индикаторная диаграмма двигателя внутреннего сгорания строится с
использованием данных расчета рабочего процесса. При аналитическом методе
построения политроп сжатия и расширения вычисляется ряд точек для
промежуточных объемов расположенных между:
Vc объем камеры сгорания
Vа полный объем и между Vz и Vb по уравнению политропы:
Таблица 6 -Данные индикаторной диаграммы
Атмосферное давление p0 01 МПа
Давление pA 00850 МПа
Показатель политропы сжатия n1 1365
Показатель политропы расширения1242
Давление рС 24663 МПа
Давление рС' 29595 МПа
Коэффициент [pic] 4167603
Давление pZ 102785 МПа
Давление pZ' 87367 МПа
Давление pB 04790 МПа
Давление pB" 02895 МПа
Отношение RL [pic]2 = 025
1.Индикаторные параметры рабочего цикла
Среднее теоретическое индикаторное давление:
Среднее индикаторное давление:
n1n2- показатели политропы;
φи- коэффициент полноты диаграммы;
pi'- среднее теоретическое индикаторное давление:
L0- теоретическое необходимое количество воздуха:
α- коэффициент избытка воздуха (значения с таблицы 1);
ρк- плотность заряда при впуске;
V- коэффициент наполнения (значения с таблицы 2).
Результаты полученные по формулам (2.2) – (2.6) заносим в таблицу 7.
Таблица 7 -Индикаторные параметры рабочего цикла
Среднее теоретическое индикаторное давление1396 МПа
Коэффициент полноты диаграммы и 0940
Среднее индикаторное давление pi 1313 МПа
Индикаторный КПД i 04330
Теоретически необходимое количество воздуха14957 кг воздкг
Коэффициент избытка воздуха α 099
Низшая теплота сгорания топлива Hи 4393 МДжкг
Давление наддувочного воздуха pк 01 МПа
Плотность заряда на впуске ρк 1189
Удельная газовая постоянная Rb 283 Дж(кг*град)
Температура окружающей среды To 293 K
Коэффициент наполнения v 0859
2.Эффективные показатели двигателя
Отношение хода поршня к его диаметру [pic]=1.0089.
Механические потери при проведение предварительных расчётов
оцениваются средним давлением механических потерь рм их можно высчитать по
рм = 0034 + 00132*пср (2.7)
пср - средняя скорость поршня мс;
S - ход поршня равный 80 мм.
Среднее эффективное давление можно высчитать по формуле:
Механический КПД вычисляется по формуле:
Эффективный КПД можно посчитать по формуле:
Удельный эффективный расход топлива считается по этой формуле:
Результаты полученные по формулам (2.7) – (2.12) заносим в таблицу 8.
Таблица 8 - Эффективные показатели двигателя
Средняя скорость поршня Vп ср 1238
Отношение хода поршня к его диаметруSD10089
Давление механических потерь pм 0174
Среднее эффективное давление pe 1139
Механический КПД м 0868
Эффективный КПД e 0376
Удельный расход топлива ge 218
3. Определение параметра двигателя
К основным параметрам двигателя относятся: рабочий объём цилиндра
диаметр цилиндра площадь поршня мощность двигателя литровую мощность
крутящий момент и часовой расход топлива:
Литраж двигателя вычисляется по формуле:
– тактность двигателя.
Рабочий объём цилиндрав считается по формуле:
i – количество цилиндров.
Диаметр цилиндра высчитывается по формуле:
Вычислим площадь поршня по формуле:
Эффективная мощность высчитывается по формуле:
Литровая мощность считается по формуле:
Эффективный крутящий момент считается по формуле:
Часовой расход топлива считается по формуле:
Gт = Ne*ge*10-3. (2.20)
Средняя скорость поршня считается по формуле:
Vпср = [pic]. (2.21)
Результаты полученные по формулам (2.13) – (2.21) заносим в таблицу 9.
Таблица 9 - Определение параметра двигателя
Литраж двигателя Vл 152 Л
Рабочий объем цилиндра Vh 038 Л
Диаметр цилиндра D 7835 мм
Ход поршня S 7905 мм
Площадь поршня Fп 482 см2
Уточненный литраж двигателя Vл 152 Л
Эффективная мощность Ne 6786 кВт
Литровая мощность двигателя Nл 4460 кВтЛ
Эффективный крутящий момент Mе 13787 Н м
Часовой расход топлива Gт 1480 кгча
Средняя скорость поршня Vпср 1238 мc
Таблица 10 -Данные для постраения графиков
Ne кВт ge г(кВт Мe Н м Gт кгч
Расчёт кинематики кривошипно-шатунного механизма
Расчет кинематики кривошипно-шатунного механизма сводится к
определению пути скорости и ускорения поршня. При этом принимается что
коленчатый вал вращается с постоянной угловой скоростью .
Кинематика кривошипно-шатунного механизма:
Радиус кривошипа R=40 мм;
Длина шатуна Lш=160 мм;
В.М.Т.- верхняя мертвая точка; Н.М.Т.- нижняя мертвая точка
Рисунок 5 - Схема кривошипно-шатунного механизма
Текущее перемещение поршня определяется:
С учетом выражения[pic]:
После преобразований выражение примет вид:
Для определения скорости поршня дифференцируем по времени:
Для определения ускорения дифференцируем по времени:
Ускорение первого порядка определяется по формуле (5) ускорение
второго порядка - по формуле (6):
Результаты кинематических расчетов по формулам (3.1) – (3.6) приведены в
Таблица 12 – Результаты кинематических расчётов
градусым м c м c2 м c2 м c2
Продолжение таблицы 12
Рисунок 6 – Кинематические характеристики поршня:
а – перемещение поршня; б – скорость поршня; в – ускорение поршня
Масса поршня Mп=0.385 кг;
Масса шатуна Mш=1.4 кг;
Масса кривошипа Mк' =3.32 кг;
Диаметр цилиндра D=77 мм;
Длина шатуна L=160 мм;
Расстояние от центра поршневой головки до центра масс шатуна
Расстояние от центра коренной шейки до центра масс кривошипа r=18.09мм;
Масс кривошипа ρ=18.09 мм;
Площадь поршня [pic]=[pic]=0.005 м2.
Приведенная масса поршня:
Приведенная масса кривошипа:
Сила давления газов на поршень:
Сила инерции поршня первого порядка:
Сила инерции поршня второго порядка:
Сила инерции поршня порядка:
Угол наклона шатуна:
Нормальная составляющая силы действующей на поршень:
Продольная составляющая силы действующей на поршень:
Радиальная сила кривошипа:
Тангенциальная сила кривошипа:
Сила инерции кривошипа:
Результаты кинематических расчетов по формулам (4.1) – (4.13) приведены в
Таблица 13– Результаты силового расчёта
Эффективный крутящий момент Me 1452 Нм
Избыточная работа крутящего момента Lизб 272 Дж
Коэффициент неравномерности хода 001
Необходимый момент инерции движущихся масс Io 01123 кг
Найденное значение сравнивается с эффективным 5%
крутящим моментом внешней скоростнойх
арактетистики двигателя при номинальной частоте
вращения коленчатого валаΔ
Рисунок 10 – График крутящего момента
Силы действующие на шейки коленчатого вала
Сила действующая на шатунную шейку в системе координат связанной с шейкой
Проекция этой силы на горизонтальную ось Fшx;
Проекция этой силы на вертикальную ось Fшy;
Порядок работы цилиндров 1-3-4-2;
Угловая скорость коленчатого вала =440 обмин;
Масса противовеса m= 1.165 кг;
Радиус установки противовеса r= 47.7 мм:
Проекции силы действующей на 1(5) коренную шейку Fк(1)x и Fк(1)y:
Fшx=Ft а Fшy=Фк+Fr (данные с Таблицы 11).
Проекции силы действующей на 2(4) коренную шейку Fк(2)
Проекции силы действующей на 3 коренную шейку Fк(3)
Среднее значение силы действующей на 3 коренную шейку Fк(3);
Параметры противовеса:
Результаты кинематических расчетов по формулам (6.1) – (6.9) приведены в
Таблица 16 - Результаты расчётов действующих сил
Fшx Fшy Fш Fк(1)x Fк(1)y Fк(1) Fк(2)x Fк(2)y Fк(2) Fк(3)x
Fк(3)y Fк(3) градусы кН кН кН кН кН кН кН кН кН кН кН кН
8 -2560 2567 Продолжение таблицы 16
Параметры разгружателей которые устанавливаются на 1 3 и 5 коренные
шейки коленчатого вала определяются методом последовательных приближений.
Среднее значение силы действующей на 3 коренную шейку F(3)ср =2674Н;
Угловая скорость коленчатого вала =492 с-1;
Требуемый дисбаланс разгружателя m
Подбирая параметры разгружателя принимаем
Масса противовеса m =11954 кг;
Радиус установки противовеса r =462000 мм;
Дисбаланс mxr = 00552 кг*м: (что соответствует требуемому).
Набегающий крутящий момент действующий на 1 коренную шейку
коленчатоuо вала Tк1 =0 нМ;
Набегающий крутящий момент действующий на 2 коренную шейку
коленчатого вала Tк2:
Значение Ft берется из Таблицы 11.
Набегающий крутящий момент действующий на 3 коренную шейку
коленчатого вала Tк3:
Набегающий крутящий момент действующий на 4 коренную шейку
коленчатого вала Tк4:
Набегающий крутящий момент действующий на 5 коренную шейку
коленчатого вала Tк5:
Результаты кинематических расчетов по формулам (7.1) – (7.5) приведены в
Таблица – 17 Результаты расчётов набегающих моментов
T1 Т2 Т3 Т4 ТΣ Tк2 Tк3 Tк4 Tк5 градусы Нм Нм Нм Нм Нм
Нм Нм Нм Нм 0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 10 -
06 1449 711 Продолжение таблицы 17
Список использованных источников
.А.И. Колчин «Расчет автомобильных и тракторных двигателей».
Москва. Высшая школа 2002.
«Двигатели внутреннего сгорания» под ред. В.Н. Луканина
М.Г. Шатрова. Т.12. Москва. Высшая школа 2005.
Рисунок 3 –Графики скругления:
а –скругление низшей мёртвой точки; б-скругление высшей мёртвой точки
Рисунок 4 – Внешняя скоростная характеристика
Рисунок 7 – Система сосредоточенных масс динамически эквивалентна
кривошипно-шатунному механизму:
а – приведенная система кривошипно-шатунного механизма;
б – приведения масс кривошипа
Рисунок 8 – Схема действия сил в кривошипно-шатунном механизме:
а – инерционных и газовых; б - суммарных
Рисунок 9 – Графики динамического расчета двигателя:
а – силы действующие на поршень; б – нормальная и продольная силы; в –
радиальная и тангенциальная силы
Рисунок 11 – Силы действующие на:
а – шатунную шейку вала; б – колено вала
Рисунок 12 – Графики сил действующих на коренные шейки
а -полярная диаграмма; б - Полярная диаграмма на 1(5) коренную шейку;
в - Полярная диаграмма на 2(4) коренную шейку;
г- Полярная диаграмма на 3 коренную шейку.
Рисунок 13 – Графики набегающих моментов на коренные шейки коленчатого
а – вторая коренная шейка; б – третья коренная шейка; в – четвертая
коренная шейка; г – пятая коренная шейка.

Ведомость проекта.spw

и проектирования двигателя
внутреннего сгорания
проектирования двигателя
Пояснительная записка

Кинематика.doc

-----------------------
Рисунок 4 – Кинематические характеристики поршня:
а – перемещение поршня; б – скорость поршня; в – ускорение поршня

Титульный лист.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
Псковский государственный университет
Факультет инженерных и строительных технологий
Кафедра автомобильного транспорта
Теория и рабочие процессы
двигателей внутреннего
проектирования двигателя
внутреннего сгорания
Пояснительная записка
студент группы 0033-03 А.Ю. Иванов
доцент кандидат техн. наук А.В. Комаров

Крутящий момент.doc

Таблица 5 – Крутящий момент двигателя
М1 М2 М3 М4 градусы градусы Нм градусы Нм
градусы Нм градусы Нм Нм 0 0 00 180 00 360 00 540 00

курсовик...docx

Степень сжатия =122;
Количество цилиндров
Эффективная мощность Ne =97848 = 72 КВт;
Частота вращения n =4900 мин-1;
Минимальная частота вращения n(m
Частота вращения при максимальном моменте n(м) =2450мин-1;
Максимальная частота вращения n(max) =5390мин-1.
1. Параметры рабочего тела
Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина:
Низшая теплота сгорания:
Hu =3391C+12560H-1089(O - S)-251(9H + W) .(1.1)
Hu =3391*0855+12560*0145-1089*(0855 -25)-251*(9*0145 +0)=
=43930 Джкг =4393 кДжкг
W-количество водяного пара (принимаем равным 0).
Для полного сгорания топлива необходимо определить теоретически необходимое количество воздуха:
L0 – теоретически необходимое количество воздуха в кмоль для сгорания 1 кг топлива кмольвоздкг топл;
3 – массовое содержание кислорода в 1 кг воздуха;
08 – объёмное содержание кислорода в 1 кмоль воздуха.
Lo = (кмоль воздкг топл).
Количество горючей смеси поступающей в рабочую камеру определяется:
α- коэффициент избытка воздуха
mt- молекулярная масса паров топлива.
Общее количество продуктов сгорания определяется:
Количество отдельных компонентов:
Результаты расчетов выполненных по формулам 1.4 – 1.10 приведены в таблице 1.1
Таблица1.1- Параметры рабочего тела
2. Параметры окружающей среды
Давление окружающей среды po =01МПа;
Температура окружающей среды То =293 К.
Коэффициент давления остаточных газов k =118;
Давление остаточных газов при номинальном режиме p(rn) =0118МПа;
Коэффициент изменения давления газов Ar =0604;
Повышение температуры подогрева свежего заряда TN =8;
Коэффициент изменения повышения тепературы Ar=0164;
Плотность заряда при впуске pк =1189;
Коэффициент изменения потерь давления при впуске Aп =0019;
Влияние затухания скорости и сопротивления (2+вп) =28;
Коэффициент очистки φоч =1.
Tr=865+0.035*n. (1.11)
В процессе наполнения температура свежего заряда несколько увеличивается благодаря подогреву от нагретых деталей двигателя. Изменение величины ΔТ в зависимости от скоростного режима двигателя при ориентировочных расчетах может быть определено по формуле:
ΔTN - температура подогрева;
n - принять равным 960 оборотам.
Потери давления за счет сопротивления впускной системы и затухания скорости движения заряда в цилиндре при некотором допущении можно определить из уравнения Бернулли:
- коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра;
вп - коэффициент сопротивления впускной системы отнесенный к наиболее узкому ее сечению.
Давление в конце впуска – основной фактор определяющий количество рабочего тела поступающего в цилиндр двигателя:
Коэффициент остаточных газов для четырехтактных двигателей с учетом продувки и дозарядки цилиндра:
Температура в конце впуска (Та) в основном зависит от температуры рабочего тела.
Наиболее важной величиной характеризующей впуск является коэффициент наполнения:
GD- действительное количество свежего заряда;
Go- теоретически возможное количество свежего заряда.
Результаты расчетов выполненных по формулам 1.11 – 1.20 приведены в таблице 2.
Таблица 1.2 – Параметры процесса впуска и газообмена
Процесс сжатия условно считают политропным с переменным показателем n1 который в начале периода сжатия превышает показатель адиабаты k1.
Значение показателя политропы n1 устанавливают в зависимост от k1:
n1= (k1-0.04)- (k1+0.04).
Давление и температура в конце процесса сжатия определяются из уравнения политропы с постоянным показателем:
pc=pan1 (МПа); (1.23)
Tc=Tan1-1 (К). (1.24)
Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:
(mcv)totc tc=Tc-27(1.25)
b) остаточных газов :
(mcv)totc=(1М2)(Мсо2(mcVCO2)totc+ Мсо(mcVCO)totc+Мн2о (mcVН2О)totc+
Мн2(mcVН2)totc+ МN2(mcVN2)totc+ Мо2(mcVO2)totc) (1.26)
(mcv)totc=((mcv)totc+γr(mcv)totc)(1+ γr)(1.27)
Результаты расчетов выполненных по формулам 1.21 – 1.27 приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.3 - Параметры процесса сжатия
Процесс сгорания – основной процесс рабочего цикла двигателя в течение которого теплота выделяющаяся вследствие сгорания топлива идет на повышение внутренней энергии рабочего тела и на совершение механической работы.
Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:
Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси :
Количество теплоты потерянное вследствие химической неполноты сгорания:
ΔНи=119950 (1-α) L0.(1.19)
Теплота сгорания рабочей смеси :
При увеличении скоростного режима z снижается. При проведении расчетов z выбирается по опытным данным рисунок 1.1.
Рисунок 1.1- Коэффициент использования теплоты
Максимальное давление сгорания:
Степень повышения давления:
Результаты расчетов выполненных по формулам 1.21 – 1.25 приведены в таблице 1.4.
Таблица 1.4 - Параметры процесса сгорания
6. Процесс расширения
Учитывая что по опытным данным величина среднего показателя политропы расширения n2 незначительно отличается от показателя адиабаты k2 и как правило в меньшую сторону при предварительных расчетах новых двигателей величину n2 можно оценить по величине k2 для соответствующих значений α и Тz:
B начале расчета процесса впуска задаются параметры процесса выпуска (рr и Тr) а точность выбора величины температуры остаточных газов проверяется по формуле:
Результаты расчетов выполненных по формулам 1.27 – 1.31 приведены в таблице 1.5.
Таблица 1.5 - Параметры процесса расширения и выпуска
Индикаторная диаграмма
Индикаторная диаграмма двигателя внутреннего сгорания строится с использованием данных расчета рабочего процесса. При аналитическом методе построения политроп сжатия и расширения вычисляется ряд точек для промежуточных объемов расположенных между:
Vc объем камеры сгорания
Vа полный объем и между Vz и Vb по уравнению политропы:
1. Индикаторные параметры рабочего цикла
Таблица 2.1 – Данные индикаторной диаграммы
Атмосферное давление p0
Показатель политропы сжатия n1
Показатель политропы расширения n2
Среднее теоретическое индикаторное давление:
Среднее индикаторное давление:
n1n2 - показатели политропы;
φи - коэффициент полноты диаграммы;
pi - среднее индикаторное давление.
L0- теоретическое необходимое количество воздуха;
α- коэффициент избытка воздуха;
Ни- низшая теплота сгорания топлива;
ρк- плотность заряда при впуске;
V- коэффициент наполнения.
Результаты расчетов выполненных по формулам 2.2 – 2.4 приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.2 -Индикаторные параметры рабочего цикла
Среднее теоретическое индикаторное давление pi'
Коэффициент полноты диаграммыu
Среднее индикаторное давление pi
Теоретически необходимое количество воздуха Lo
Коэффициент избытка воздуха
Низшая теплота сгорания топлива Hи
Давление наддувочного воздуха pк
Плотность заряда на впуске к
Удельная газовая постоянная Rb
Температура окружающей среды To
Коэффициент наполнения v
2.Эффективные показатели двигателя
Отношение хода поршня к его диаметру =1.2.
Механические потери при проведение предварительных расчётов оцениваются средним давлением механических потерь рм их можно высчитать по формуле:
рм = 0034 + 00132*пср(2.5)
пср - средняя скорость поршня мс;
Среднее эффективное давление:
Удельный эффективный расход топлива считается по этой формуле:
3. Определение параметра двигателя
К основным параметрам двигателя относятся: рабочий объём цилиндра диаметр цилиндра площадь поршня мощность двигателя литровую мощность крутящий момент и часовой расход топлива.
Литраж двигателя вычисляется по формуле:
– тактность двигателя.
Рабочий объём цилиндра:
i – количество цилиндров.
Эффективная мощность:
Эффективный крутящий момент:
Часовой расход топлива:
Gт = Ne*ge*10-3.(2.17)
Средняя скорость поршня:
Результаты расчетов выполненных по формулам 2.10 – 2.18 приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 – Основные параметры двигателя
Рабочий объём цилиндра Vh
Уточненный литраж двигателя Vл
Эффективная мощность Ne
Литровая мощность двигателя Nл
Эффективный крутящий момент Ме
Часовой расход топлива Gт
Средняя скорость поршня Vпср
Таблица 2.4 – Данные для построения графиков
Рисунок 2.1 – Индикаторная диаграмма
а – скругление нижней мёртвой точки; б – скругление верхней мёртвой точки.
Рисунок 2.2 –Графики скругления
Таблица 2.5 – Внешняя скоростная характеристика двигателя
Рисунок 2.3 – Внешняя скоростная характеристика
Расчёт кинематики кривошипно-шатунного механизма
Расчет кинематики кривошипно-шатунного механизма сводится к определению пути скорости и ускорения поршня. При этом принимается что коленчатый вал вращается с постоянной угловой скоростью .
Кинематика кривошипно-шатунного механизма:
Радиус кривошипа R=45 мм;
Длина шатуна Lш=180 мм;
Угловая скорость =513 с(-1).
В.М.Т.- верхняя мертвая точка; Н.М.Т.- нижняя мертвая точка.
Рисунок 3.1 - Схема кривошипно-шатунного механизма
Текущее перемещение поршня:
С учетом выражения:
После преобразований выражение имеет вид:
Ускорение первого порядка:
Ускорение второго порядка:
Результаты расчетов выполненных по формулам 3.1 – 3.7 приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1– Результаты расчётов
Продолжение таблицы 3.1
а – перемещение поршня; б – скорость поршня; в – ускорение поршня.
Рисунок 3.2 – Кинематические характеристики поршня
Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма
Масса поршня Mп=0.351 кг;
Масса шатуна Mш=1.496 кг;
Масса кривошипа Mк' =3.42 кг;
Диаметр цилиндра D=75 мм;
Длина шатуна L=180 мм;
Расстояние от центра поршневой головки до центра масс шатуна
Расстояние от центра шейки до центра масс кривошипа ρ =20.51 мм;
==0.004657 м2. (4.1)
Приведенная масса поршня:
Приведенная масса кривошипа:
а – инерционные и газовые силы; б – суммарные силы.
Рисунок 4.1 – Схема сил в кривошипно-шатунном механизме
Сила давления газов на поршень:
Сила инерции поршня первого порядка:
Сила инерции поршня второго порядка:
Сила инерции поршня порядка:
Суммарная сила действующая на поршень:
Угол наклона шатуна:
Нормальная составляющая силы действующей на поршень:
Продольная составляющая силы действующей на поршень:
Радиальная сила кривошипа:
Тангенциальная сила кривошипа:
Сила инерции кривошипа:
Результаты расчетов выполненных по формулам 4.4 – 4.14 приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1– Результаты расчётов
Продолжение таблицы 4.1
а – силы действующие на поршень; б – нормальная и продольная силы; в – радиальная и тангенциальная силы.
Рисунок 4.2 – Графики динамического расчета двигателя.
Крутящий момент двигателя
Крутящий момент цилиндра:
Таблица 5.1 – Результаты крутящего момента двигателя
По данным таблицы 5.1 получить значения:
Максимальный крутящий момент Tma
Минимальный крутящий момент Tm
Среднее значение крутящего момента Tср =174.1 Нм;
Коэффициент неравномерности крутящего момента:
Найденное значение сравнивается с эффективным крутящим моментом внешней скоростной характеристики двигателя при номинальной частоте вращения коленчатого вала:
Избыточная работа крутящего момента Lизб=434.7 Дж;
Коэффициент неравномерности хода =0.01.
Необходимый момент инерции движущихся масс:
Рисунок 5.1 – График крутящего момента
Силы действующие на шейки коленчатого вала
Рисунок 6.1 – Силы действующие на:
а – шатунную шейку вала; б – колено вала
Сила действующая на шатунную шейку в системе координат связанной с шейкой:
Проекция этой силы на горизонтальную ось:
Проекция этой силы на вертикальную ось:
Порядок работы цилиндров 1-3-4-2.
Проекции силы действующей на 1(5) коренную шейку Fк(1)x и Fк(1)y:
Проекции силы действующей на 2(4) коренную шейку Fк(2)x и Fк(2)y:
Проекции силы действующей на 3 коренную шейку Fк(3)x и Fк(3)y:
Среднее значение силы действующей на 3 коренную шейку F(3)ср:
Угловая скорость коленчатого вала =513 обмин;
Масса противовеса m= 1.337 кг;
Радиус установки противовеса r= 50.136 мм.
Параметры противовеса:
Результаты расчетов выполненных по формулам (6.1) – (6.10) приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1 - Результаты расчётов действующих сил
Продолжение таблицы 6.1
Параметры которые устанавливаются на 1 3 и 5 коренные шейки коленчатого вала определяются методом последовательных приближений.
Среднее значение силы действующей на 3 коренную шейку F(3)ср =22.8 Н;
Дисбаланс mxr = 00565 кг м что соответствует требуемому.
Рисунок 6.1 – Сила действующая на шатунную шейку в системе координат связанной с шейкой
а – сила действующая на 1(5) коренную шейку; б – сила действующая на 2(4) коренную шейку; в – сила действующая на 3 коренную шейку.
Рисунок 6.2 – Полярная диаграмма сил действующих на коренные шейки.
Набегающий крутящий момент действующий на 1 коренную шейку коленчатоuо вала Tк1 =0 нМ;
Набегающий крутящий момент действующий на 2 коренную шейку коленчатого вала Tк2:
Набегающий крутящий момент действующий на 3 коренную шейку коленчатого вала Tк3:
Набегающий крутящий момент действующий на 4 коренную шейку коленчатого вала Tк4:
Набегающий крутящий момент действующий на 5 коренную шейку коленчатого вала Tк5:
Результаты расчетов выполненных по формулам (7.1) – (7.5) приведены в таблице 17.
Таблица – 7.1 Результаты расчётов набегающих моментов
Продолжение таблицы 7.1
Рисунок13 – Графики набегающих моментов на:
а – вторую коренную шейку коленчатого вала; б – третью коренную шейку коленчатого вала; в – четвертую коренную шейку коленчатого вала; г – пятую коренную шейку коленчатого вала.
Список использованных источников
.А.И. Колчин «Расчет автомобильных и тракторных двигателей».
Москва. Высшая школа 2002.
«Двигатели внутреннего сгорания» под ред. В.Н. Луканина
М.Г. Шатрова. Т.12. Москва. Высшая школа 2005.

поперечный разрез (4црнв).frw

dizel Poperechny pechatat.cdw

Содержание.doc

Тепловой расчет . . .6
1 Параметры рабочего тел . . .6
2 Параметры окружающей среды. . ..7
3 Процесс впуска . . . .7
4 Процесс сжатия . .9
5 Процесс сгорания 10
6 Процесс расширения . 11
Построение индикаторной диаграммы. ..12
Расчет эффективных показателей и основных размеров двигателя 16
Построение внешней скоростной характеристики двигателя 18
Расчет кинематики кривошипно-шатунного механизма 20
Силовой анализ. . .25
Определение крутящего момента двигателя 32
Определение cил действующих на шейки коленчатого вала 42
Список использованных источников 55
Основы расчета и проектирования двигателя
внутреннего сгорания
Пояснительная записка

продольный разрез двигателя.cdw

Продольный разрез ДВС

ЗМЗ-402.frw

Индикаторная диаграмма.doc

-----------------------
Рисунок 1 – Индикаторная диаграмма

Силовой анализ.doc

-----------------------
Рисунок 6 – Графики динамического расчета двигателя:
а – силы действующие на поршень; б – нормальная и продольная силы; в –
радиальная и тангенциальная силы

продольный разрез (4цр).frw

Olhzmz.frw

2-Vtoroy list V5 11 (1).cdw

Вал распределительный
Головка блока цилиндров
Заимствованные изделия
Кольцо компрессионное
Вновь разработанные изделия
Шпилька М12 ГОСТ 7808-70
Гайка М12 ГОСТ 5915-70
с принудительным зажиганием
для легкового автомобиля

Скоростная характеристика.doc

-----------------------
Рисунок 2 – Внешняя скоростная характеристика