Содержание

Л - р,)я 18

1пр =Т.1кшм ,кг*м2 27

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Энергетических установок и тепловых двигателей Утверждаю

Зав. Кафедрой Химич В.Л.

ЗАДАНИЕ на курсовое проектирование Студент: Бапин Александр Николаевич

Тема курсового проекта: проектирование и расчет поршневого двигателя внутреннего сгорания

Исходные данные к проекту: прототип 8ЧНСПЗА 32/40-1

№=4200 кВт

п=1000мин

ке=190 г(кВт*ч)

Содержание графического материала:

чертежи: 1. Диаграммы: сил инерции ПДМ КШМ, движущихи суммарных касательных усилий

2.

3.

Содержание пояснительной записки:_

1. Динамика ДВС

2. Построение диаграмм

ВВЕДЕНИЕ

Л

Динамический расчет дизельного двигателя выполняется с целью определения суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и от сил инерции. Результаты динамического расчета используются при расчете деталей двигателя на прочность и износ. В данном курсовом проекте при использовании результатов теплового расчета двигателя выполнены кинематический и динамический расчеты двигателя, на основании которых построены следующие диаграммы: сил инерции ПДМ КШМ, движущих усилий, касательных усилий и суммарных касательных усилий.

						Лист
					КП-НГТЧ-1405-(М10-ДВС)	5
Изм.	Лист	/V- докум.	Подп.	Дата

Построение диаграмм.

По результатам расчета рабочего цикла строятся диаграммы: индикаторная,сил инерции, поступательно-движущихся масс (ПДМ), кривошипно-шатунного механизма (КШМ),движущихся усилий, касательных усилий.

Теоретическая индикаторная диаграмма - это по существу соединение протекания цикла сначала свежего заряда, а затем продуктов сгорания топлива. Построение индикаторной диаграммы ведется в прямоугольной системе координат Р-V, при этом по оси ординат откладываются давления газов в МПа, а по оси абсцисс - объём в м³. В расчёте рабочего процесса ДВС были определены следующие величины, необходимые для построения индикаторной диаграммы:

Ра = 0.2214 -давление впуска (конца наполнения и начала сжатия), [МПа];

Рс = 7,87 -давление конца сжатия, [МПа];

Рz, = 11,805 -давление (максимальное) сгорания топлива, [МПа];

Р_в = 0,748 -давление конца расширения, [МПа];

Рг = 0,194 -давление выпуска (давление перед газовой турбиной ), [МПа]; Vs = 46080 -рабочий объём цилиндра, [см³]; 8=13,5 -степень сжатия;

p=1,573 -степень предварительного расширения 5=8,58 -степень последующего расширения

n1 =1,372 -средний показатель политропы сжатия; n₂ =1,2835 -средний показатель политропы расширения; Р₀=0,1 -атмосферное давление, [МПа].

Определяем значения объемов:

Камеры сгорания УVс = Vs/(е -1)= 3686,4 см³

Предварительного расширения Vz = р*Vс = 5798,7 см' Полного объёма цилиндра Va = Vs + Vс = 49766,4 см³

С учётом выбранного масштаба давлений и объёмов по определённым значениям давлений: Ра, Рz, Рг, Рв, Рг и объёмов Vа =У_В, Vс =Vz и Vz наносятся на диаграмму точки а, с, z', z., b, b. Построение политроп сжатия и расширения рекомендуется производить аналитическим методом, согласно которому любая точка на линии сжатия и расширения определяются из Рх = Ра*(Vа/Vх)ⁿ¹ Рх = Рг/(Vх/Vz)ⁿ² .

Определение точек политроп сжатия и расширения приведены в таблицах 1 и 2 соответственно.

						Лист
					КП-НГТУ-1405-(М10-ЛВС)
Изм.	Лист	№ докцм.	Подп.	Дата		6

Таблица 1. Определение точек политропы сжатия.

номера точек	Vа/Vх	lg(Vа/Vx)	п1lg(Vа/Vx)	(Vа/Vx)^n1	Рх=Ра(\/а/Vx)^n1
1	1	0	0	1	0,2214
2	2	0,30103	0,413013	2,588291	0,573048
3	3	0,477121	0,65461	4,514507	0,999512
4	4	0,60206	0,826026	6,699252	1,483214
5	5	0,69897	0,958987	9,098857	2,014487
6	6	0,778151	1,067624	11,68486	2,587028
7	7	0,845098	1,159475	14,43692	3,196334
8	8	0,90309	1,239039	17,33962	3,838991
9	9	0,954243	1,309221	20,38078	4,512304
10	10	1	1,372	23,55049	5,214079
11	11	1,041393	1,428791	26,84051	5,942489
12	12	1,079181	1,480637	30,24382	6,695982
13	13	1,113943	1,52833	33,75439	7,473222
14	13,5	1,130334	1,550818	35,54823	7,870377

Таблица 2. Определение точек политропы расширения.

номера точек	Vх/Vz	lg(Vх/Vz)	n2lg(Vх/Vz)	(Vх/Vz)^n2	Рх=Рz/(Vх/Vz)^n2
1	1	0	0	1	11,805
2	1,25	0,09691	0,124384	1,331631	8,865066
3	1,5	0,176091	0,226013	1,682725	7,015407
4	2	0,30103	0,386372	2,434288	4,849467
5	5	0,69897	0,897128	7,890927	1,496022
6	6	0,778151	0,998757	9,971423	1,183883
7	7	0,845098	1,084683	12,153	0,971365
8	8	0,90309	1,159116	14,42501	0,818371
9	8,58	0,933487	1,198131	15,78087	0,748058

]

[

)

По расчетным данным строим свернутую и развернутую диаграммы

						Лист
					КП-НГТУ-1405-(М10-ДВС)
Изм.	Лист	№ докцм.	Подп.	Дата		/

Масштаб давлений b=10мм/Мпа

- Л

п

_ б

. Уа

рис.1 Свернутая индикаторная диаграмма

2.Построение диаграммы сил инерции поступательно-движущихся частей кшм.

Построение диаграммы сил инерции поступательно-движущихся частей КШМ ведем графоаналитическим способом Толле. Для построения кривой силы инерции, отнесенной к 1 см² площади поршня, принимается тот же масштаб, что и для индикаторной диаграммы.

Длина прямой АВ (рис.2) равна длине индикаторной диаграммы. Из точки А в масштабе ординат индикаторной диаграммы откладывается вверх величина:

АС = ^-^-Яй)²(\ + Л)*Ь*\0~⁶ = 650*0,2* 10953,71 * 1,25* 10* 1СГ⁶ =17,8 мм

^рп

Из точки В откладывается вниз величина:

ВО = -Л)* Ь *10"⁶ =650*0,2* 10953,71*0;75*10* 10"⁶ =10,68 мм

^гп

Полученные точки С и D соединяются прямой линией. Из точки пересечения линии СD с осью абсцисс (АВ) откладывают по вертикали отрезок ЕР, длина которого определяется по формуле:

_{ЕР = Ъ}^К4_!Ш__Ка)2 *_я*_ь*\₀-б = 3*650*0,2*10953,71 *0,25*10*10"⁶ =10,68 мм

Где R=0,2- радиус кривошипа, м Л =0,25 - отношение радиуса кривошипа к конструктивной длине шатуна, со = ли/30 = 3.14*1000/30 = 104.66 с"¹ - угловая скорость , n-частота вращения , b=10 мм/МПа - масштаб давления,

10~⁶- коэффициент для перевода величины давления в МПа. М_пдм - масса поступательно-движущихся частей КШМ, кг, Fп -площадь поршня рабочего цилиндра, м², Мпдм / Fn= 650 кг/м .

						Лист
					КП НГТУ 1405-(М10-ДВС)
Изм.	Лист	№ доким.	Подп.	Дата		9

Рис. 2 Диаграмма сил инерции поступательно-движущихся частей КШМ

масштаб давления b=10 мм/МПа

						Лист
					КП-НГТУ-1405-(М10-ДВС)	10
Изм.	Лист	№ доким.	Подп.	Дата

3.Построение диаграммы движущих усилий.

Во время работы двигателя в КШМ действует движущая сила, равная сумме

следующих пяти сил: Рдв = Рг + Рj +Рв + Ртр + Ро, МН где: Рг-сила давления газов на поршень, МН; Рысила инерции ПДМ, МН; Рв- сила веса от ПДМ, МН; Ртр- сила трения в КШМ, МН ; Ро- сила сопротивления окружающей среды, МН; Силу трения трудно рассчитать, поэтому она учитывается в сопротивлении того механизма, который приводится в действие двигателем.

При построении диаграммы усилий, действующих в двигателе, все силы относятся к 1 м² площади поршня, поэтому движущее усилие также относят к 1 м² площади поршня.

Чтобы графически определить значение движущего усилия, отнесенного к 1 м площади поршня, при любом угле поворота кривошипа строится суммарная диаграмма движущих усилий.

Для определения положения поршня при различных углах поворота кривошипа в

диаграмму вводится поправка Брикса. Поправка Брикса определяется по формуле:

К А 0.2*0.25 _ллос _

00 = — = = 0.025 м=25 мм

2 2

С учётом масштаба чертежа по объёмам ОО' = 10,625 мм

При выборе количества углов, на которые делится окружность, на диаграмме

Брикса используется формула:

Д <р = 720 /(/ -А:) = 720/(8*6) = 15° где: 1=8 - число цилиндров;

к=6 - положительное целое число.

						Лист
					КП-НГТУ-1405-(М10-ДВС)	11
Изм.	Лист	№ докцм.	Подп.	Дата

масштаб давления b=10 мм/Мпа

Р. МПа

ЗТДС г' г

Диаграмма движущих усилий