- •Министерство образования республики беларусь
- •Министерство образования республики беларусь
- •Содержание
- •1. Тепловой расчёт и определение основных размеров двигателя 8
- •2. Динамический расчёт. Порядок выполнения расчёта для поршневого двигателя 20
- •3. Расчёт деталей кривошипно-шатунного механизма 29
- •4. Расчёт деталей механизма газораспределения 82
- •1. Тепловой расчёт и определение основных размеров двигателя
- •1.1 Процесс впуска
- •1.2 Процесс сжатия
- •1.3 Процесс сгорания
- •1.4 Процесс расширения
- •1.9 Построение индикаторной диаграммы
- •2. Динамический расчёт. Порядок выполнения расчёта для поршневого двигателя
- •2.1. Перестроение индикаторной диаграммы
- •2.2. Построение графиков сил Рj и pσ
- •2.3. Построение графиков сил т и к.
- •2.4. Построение графика суммарного крутящего момента
- •2.5. Построение полярной диаграммы нагрузок на шатунную шейку
- •3. Расчёт деталей кривошипно-шатунного механизма
- •3.1 Расчёт гильзы цилиндра и корпуса цилиндра
- •3.2 Расчёт силовых болтов
- •3.3 Расчёт поршневой группы
- •3.3.1 Расчёт головки поршня
- •3.3.2 Расчёт юбки поршня
- •3.3.3 Расчёт диаметров головки и юбки поршня
- •3.3.4 Расчёт поршневого кольца
- •3.3.5 Расчёт поршневого пальца
- •3.4 Расчёт шатуна
- •3.4.1. Расчёт поршневой головки шатуна
- •3.4.2. Расчёт стержня шатуна
- •3.4.3 Расчёт крышки шатуна
- •3.4.4 Расчёт шатунных болтов
- •3.5 Расчёт коленчатого вала
- •3.5.1. Расчёт коренной шейки
- •3.5.2. Расчёт шатунной шейки
- •3.5.3. Расчет щёк коленчатого вала
- •4. Расчёт деталей механизма газораспределения
- •4.1 Профилирование безударного кулачка методом «Полидайн»
- •4.1.1 Определение основных параметров для впускного клапана
- •4.1.2. Профилирование впускного кулачка.
- •4.1.3 Определение основных параметров для выпускного клапана
- •4.1.4. Профилирование впускного кулачка
- •4.2. Расчётная схема и силы, действующие в клапанном механизме
- •4.3 Расчёт пружины клапана
- •4.3.1 Определение предварительных параметров пружины
- •4.3.2 Определение геометрических параметров пружины
- •4.4 Проверочный расчёт деталей грм
- •4.4.1 Проверочный расчёт пружин
- •4.4.2 Расчёт распределительного вала
- •4.4.3 Расчёт толкателя
- •4.4.4.Расчёт штанги
- •4.4.5. Коромысло привода клапана
- •5.2. Расчёт масляного радиатора
- •5.3. Расчёт подшипника скольжения
- •5.4. Расчёт фильтра очистки масла
- •6. Расчёт системы охлаждения
- •6.1 Расчёт радиатора
- •6.2 Расчёт вентилятора
- •6.3 Расчёт водяного насоса
- •7. Расчёт системы питания
- •7.1. Расчёт топливного насоса высокого давления
- •7.2. Расчёт форсунки
- •7.3. Расчёт топливного аккумулятора
- •8. Расчёт системы пуска
- •Заключение
- •Литература
1. Тепловой расчёт и определение основных размеров двигателя
Таблица 1 – Исходные данные для расчёта рабочего цикла двигателя.
Наименование |
Обозначение |
Величина |
Эффективная мощность, кВт |
140 | |
Частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин |
2400 | |
Тактность |
4 | |
Число и расположение цилиндров двигателя |
4R | |
Отношение |
1,136 | |
Коэффициент избытка воздуха |
1,9 | |
Степень сжатия |
16 | |
Давление наддува, МПа |
pk |
0,23 |
Прототип двигателя |
|
Д-249 |
Тип двигателя |
|
дизель |
Принимаем температуру и давление окружающей среды. Температура и давление приняты из условия, что двигатель будет эксплуатироваться в нормальных условиях. Учтено, что температура окружающего воздухаи то, что двигатель будет находиться в моторном отсеке, где температура воздуха несколько выше. Подогрев смеси принимаем, что связано с применением наддува. Температура остаточных газов, такая температура остаточных газов характерна для дизельных двигателей при больший частотах вращения коленчатого вала.
Принимаем показатель политропы сжатия и политропы расширения. Такие величины политроп сжатия и расширения обусловлены применением наддува, а также высокой степени сжатия рабочего заряда в камере сгорания.
Коэффициент полноты диаграммы принимаем , что характерно для дизельных двигателей, использующих энергию отработавших газов.
Применяемое дизельное топливо обладает низшей температурой сгорания и ,,– элементарный состав топлива в долях 1 кг соответственно углерода, водорода, кислорода,, ,.
1.1 Процесс впуска
В результате данного процесса цилиндр двигателя наполняется свежим зарядом.
Температура заряда после нагнетателя определяем по формуле [, 71, стр. 24]:
|
(1) |
где показатель политропы сжатия воздуха в нагнетателе,[, стр. 25].
Принимаем температуру окружающей среды [, стр. 24].
Принимаем температуру подогрева свежего заряда [, стр. 9].
Принимаем температуру отработавших газов [, стр. 9].
Принимаем величину коэффициента остаточных газов [, стр. 25].
.
Давление остаточных газов определяем по формуле [, стр. 9]:
|
(2) |
МПа.
Давление в конце впуска определяем по формуле [, 72, стр. 25]:
|
(3) |
Температуру в конце впуска определяем по формуле [, 73, стр. 25]:
(4) |
Величина температуры в конце впуска для двигателей с наддувом находится в пределах
Коэффициент наполнения определяем по формуле [, 74, стр. 26]:
(5) |
Коэффициент наполнения находится в пределах: .
1.2 Процесс сжатия
Давление в конце сжатияопределяем по формуле [, 5, стр. 10]:
(6) |
где – показатель политропы сжатия,[, стр. 10];
Температуру в конце сжатия определяем по формуле [, 6, стр. 10]:
|
(7) |
Температура и давление в конце сжатия находятся в пределах:
,
.
1.3 Процесс сгорания
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг жидкого топлива определяем по формуле [, 7, стр. 10]:
(8) |
где , ,- элементарный состав топлива в долях 1 кг соответственно углерода, водорода, кислорода,,,[, стр. 11];
Количество свежего заряда для дизельного двигателя определяем по формуле:
(9) |
где – коэффициент избытка воздуха,
Количество продуктов сгорания при работе двигателей на жидком топливе при ,определяем по формуле [, 12, стр. 11]:
(10) |
Теоретический коэффициент молекулярного изменения определяем по формуле [, 16, стр. 12]:
(11) |
Действительный коэффициент молекулярного изменения определяем по формуле [, 17, стр. 12]:
(12) |
Величина изменяется в пределах:.
Низшую теплоту сгорания дизельного топлива принимаем [, стр. 12].
Средняя мольная теплоёмкость свежего заряда для дизельного двигателя определяется по формуле [, 19, стр. 13]:
(13) |
Средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания определяется по формуле [, 21, стр. 13]:
(14) |
Принимаем значение коэффициента использования теплоты [, стр. 13].
Максимальная температура сгорания подсчитывается по формуле [, 23, стр. 13]:
(15) |
где степень повышения давления, величину степени повышения давления для дизелей выбирают в следующих пределах
Принимаем .
Решая систему из двух уравнений:
При использовании для определения приближенных формул уравнения сгорания, после подстановки в них числовых значений известных параметров и последующих преобразований, принимают вид квадратного уравнения [, 25, стр. 13]:
(16) |
где ;
;
;
Величина теоретического максимального давление цикла и степень повышения давления определяются по формулам:
(17) |