2. Типовая структура курсовой работы и требования к содержанию ее разделов

Основными задачами при расчете теплового двигателя являются:

1. определение его основных размеров -S/D, гдеS– ход поршня;D– диаметр поршня;

2. определение сил, действующих на детали кривошипно-шатунного механизма;

3. оценка топливно-экономических показателей двигателя;

4.компоновка и расчет основных механизмов и систем.

Для этого производятся тепловой, кинематический и динамический расчеты, а также строится скоростная характеристика расчетным способом.

Расчетным режимом является номинальная мощность и номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя.

Последовательность и содержание курсовой работы представлены в учебном пособии [3].

3. Рекомендации по выполнению отдельных разделов курсовой работы

Прежде чем, приступить к тепловому расчету двигателя, необходимо выполнить аналитический обзор.

В аналитическом обзоре необходимо обосновать принятые исходные данные для расчета двигателя. Это касается, прежде всего, обоснование типа двигателя, его номинальной частоты вращения, степени сжатия, числа цилиндров, способа смесеобразования. Необходимо указать существующие тенденции в мировом и отечественном двигателестроении по принятым направлениям. В заключение этого раздела приводятся в табличной форме технические параметры по 2…3 двигателям-прототипам, делаются выводы по достоинствам и недостаткам указанных двигателей. Приведенные выводы должны быть учтены при расчете двигателя. Наибольшие трудности для студентов представляет раздел по кинематическому и динамическому расчетам двигателя. Ниже приведен пример выполнения этого раздела.

Исходные данные: двигатель бензиновый, номинальная

мощность - 62,5 кВт, номинальная частота вращения - 5500 мин^-1,

ход поршня - 67 мм, диаметр поршня - 82 мм, число цилиндров - 4.

Определяем по формулам перемещение, скорость и ускорение поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

. ..

Полученные значения кинематических параметров оформляем в табличной форме.

Выберем λи длину шатунаL_Ш, примем λ = 0,3.

В соответствии с этим: L_Ш=R/λ. L_Ш= 33,5/0,3 = 111,67 мм.

Угловая скорость вращения коленчатого вала:

ω = πn_н/30 = 3,14·5500/30 = 575,67, с^-1 При⁰ = 0:

0, мм.

0, м/с.

14432,29, м/с².

Таблица 1

Кинематические параметры двигателя

φ0	Sx, мм	Cn, м/с	jn, м/с2
0	0,00	0,00	14432,29
30	5,74	12,15	11279,67
60	20,52	19,21	3885,62
90	38,53	19,28	-3330,53
120	54,02	14,20	-7216,15
150	63,77	7,14	-7949,15
180	67,00	0,00	-7771,24
210	63,77	-7,14	-7949,15
240	54,02	-14,20	-7216,15
270	38,53	-19,28	-3330,53
300	20,52	-19,21	3885,62
330	5,74	-12,15	11279,67
360	0,00	0,00	14432,29

Рис.1. Диаграмма перемещения поршня

Рис.2. Диаграмма скорости поршня

Рис.3. Диаграмма ускорения поршня

В ходе динамического расчета определяются силы и моменты, действующие на детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Строим развернутую диаграмму давления газов в координатах р_Г-^оп.кв, используя построенную индикаторную диаграмму действительного цикла в ходе теплового расчета двигателя.

p_r - давление газов;p_j - давление на поршень от инерционных сил;

p₁ - суммарное давление на поршень.

Определяем силу инерции деталей КШМ, движущихся поступательно по формуле:

F_j = - m_j j_n

где m_j – масса деталей КШМ, движущихся поступательно:

,

- масса поршневой группы,

-масса шатуна, отнесенная к поршневому пальцу:

-масса шатуна. Ориентировочно принимаем:

массу поршневой группы m_n(уд) = 10 ,

массу шатуна m_ш.(уд) = 12

m_n= 10·3,14· (8,05)²/4=0,509 кг,m_ш.= 12·3,14· (8,05)²/4=0,610 кг,

m_ш.п..=0,275·0,610=0,168 кг,m_j=m_n+m_ш.п.= 0,509+0,168 = 0,677 кг.

Определим силы инерции деталей КШМ, движущихся поступательно и занесём значения в таблицу 2.

Таблица 2

Силы инерции, действующие в КШМ

φ0	J, м/с2	Fj, Н	Pj, МПа
0	14432,13	-9764,35	-2,03
30	11279,54	-7631,41	-1,50
60	3885,57	-2628,86	-0,52
90	-3330,49	2253,31	0,44
120	-7216,06	4882,18	0,96
150	-7949,05	5378,09	1,06
180	-7771,14	5257,73	1,03
210	-7949,05	5378,09	1,06
240	-7216,06	4882,18	0,96
270	-3330,49	2253,31	0,44
300	3885,57	-2628,86	-0,52
330	11279,54	-7631,41	-1,50
360	14432,13	-9764,35	-1,92
370	14062,61	-9514,35	-1,87
380	12983,43	-8784,21	-1,73
390	11279,54	-7631,41	-1,50
420	3885,57	-2628,86	-0,52
450	-3330,49	2253,31	0,44
480	-7216,06	4882,18	0,96
510	-7949,05	5378,09	1,06
540	-7771,14	5257,73	1,03
570	-7949,05	5378,09	1,06
600	-7216,06	4882,18	0,96
630	-3330,49	2253,31	0,44
660	3885,57	-2628,86	-0,52
690	11279,54	-7631,41	-1,50
720	14432,13	-9764,35	-1,92

Рис. 4. Развернутая индикаторная диаграмма

Определяем и строим суммарную силу, действующую на поршень.

где численные значения суммарного давленияберутся из диаграммы, представленной на рис. 5.1.

Определяем силы F_N ;F_s ;F_киF_с интервалом 30^о, оформляем их значения в табличной форме (табл. 5.2) и строим развернутые диаграммы сил, действующих в КШМ двигателя (рис. 5.3, рис. 5.4).

Рис. 5. Диаграмма суммарной силы

Боковая сила, прижимающая поршень к цилиндру:

FN=Ftg.

Сила, действующая вдоль шатуна:

F_s=F/cos.

Сила, направленная по радиусу кривошипа:

^.

Тангенциальная сила, создающая вращающий момент на коленчатом валу:

Результаты расчета сводятся в табл. 3

Таблица 3