Расчет автомобильного двигателя
В настоящее время требования к автомобилям и их двигателям становятся все более жесткими. Так при прочих равных условиях стараются получить незначительную собственную массу автомобиля, большой полезный объём салона, низкий уровень шума, вибрации, токсичности отработавших газов и в целом повышенную комфортность автомобиля. Двигатели должны быть экономичными, надёжными, динамичными для обеспечения… Читать ещё >
Расчет автомобильного двигателя (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Задание на курсовой проект
Спроектировать двигатель для легкового автомобиля по следующим исходным данным.
Исходные данные
1. Тип двигателя и его назначение … бензиновый для легкового автомобиля
2. Диаметр цилиндра, м … 0,082
3. Ход поршня, м … 0,070
4. Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна л … 0,280
5. Число цилиндров … L-4
6. Частота вращения, об/мин… 5800
7. Число клапанов на цилиндр … 2
8. Средняя скорость заряда в клапане, м/с… 100
9. Коэффициент избытка воздуха … 0,95
10. Повышение давления в компрессоре. 1,0
11. Подогрев при впуске, град… 5
12. Коэффициент сопротивления при впуске. 2,3
13. Давление остаточного газа, МПа… 0,110
14. Коэффициент очистки остаточных газов … 0,93
15. Коэффициент дозарядки … 1,02
16. Степень сжатия … 9,4
17. Молекулярная масса топлива, кг/моль… 120
18. Молекулярная масса воздуха, кг/моль… 28,97
19. Низшая теплота сгорания бензина, кДж/кг … 44 000
20. Атмосферное давление, МПа… 0,1
21. Температура окружающего воздуха, К … 293
22. Универсальная газовая постоянная воздуха, кДж/(кгК). 287
23. Состав бензина… С=0,855; Н=0,145
Наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства.
В настоящее время — особое внимание уделяется уменьшению токсичности выбрасываемых в атмосферу вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателя.
Специфика технологии производства двигателей и повышение требований к качеству двигателей при возрастающем объеме их производства, обусловили необходимость создания специализированных моторных заводов. Успешное применение двигателей внутреннего сгорания, разработка опытных конструкций и повышение мощностных и экономических показателей стали возможны в значительной мере благодаря исследованиям и разработке теории рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания.
Выполнение задач по производству и эксплуатации транспортных двигателей требует от специалистов глубоких знаний рабочего процесса двигателей, знания их конструкций и расчета двигателей внутреннего сгорания.
С целью углубленного изучения конструкции и работы двигателя при различных режимах эксплуатации в данном проекте рассмотрены принципы разработки и методы выбора оптимальных вариантов конструкторских решений при расчете бензинового двигателя, а также правилами оформления технологической документации в соответствии с государственными стандартами ЕСКД, ЕСТД, отраслевыми стандартами и другой нормативно-технической документацией.
Для создания чертежей двигателя (продольный и поперечный разрезы) использовалась система КОМПАС-ЗD. Система обладает собственным математическим ядром и параметрической технологией. Основная задача, решаемая системой — это моделирование изделий с целью сокращения периода проектирования и скорейшего их запуска в производство. Расчет и построение графиков производились в программе Advanced Grapher и Microsoft Excel, их корректировка и доработка в — Adobe Photoshop и Adobe Illustrator.
В настоящее время требования к автомобилям и их двигателям становятся все более жесткими. Так при прочих равных условиях стараются получить незначительную собственную массу автомобиля, большой полезный объём салона, низкий уровень шума, вибрации, токсичности отработавших газов и в целом повышенную комфортность автомобиля. Двигатели должны быть экономичными, надёжными, динамичными для обеспечения режимов эксплуатации в условиях городской езды.
1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ
На основании исходных данных производим следующие расчеты.
1.1 Параметры рабочего тела
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:
кмоль воздуха/кг топлива;
кг воздуха/кг топлива.
Рассчитываем количество свежего заряда (воздуха):
кмоль воздуха /кг топлива.
Рассчитываем количество горючей смеси:
кмоль/кг.
1.2 Параметры отработавших газов
При
оксида углерода:
;
где kэкспериментальный коэффициент, зависящий от отношения углерода С и водорода Н в топливе, определяется по формуле:
;
кмоль/кг;
углекислого газа:
кмоль/кг;
водорода:
кмоль/кг;
водяного пара:
кмоль/кг;
азота: кмоль/кг;
кислорода: кмоль/кг.
Общее количество продуктов сгорания дизельного топлива и бензина:
Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:
двигатель динамический шатунный шейка
.
Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси для бензиновых двигателей .
1.3 Расчет первого такта (впуск).
Определяем потери давления во впускном тракте при впуске:
;
кг/м3;
МПа.
Рассчитываем давление в конце впуска в цилиндре двигателя:
МПа.
Рассчитываем коэффициент остаточного газа в двигателе:
Предварительно принимается:
= 900…1100 К — для бензиновых ДВС.
Принимаем = 1100 К;
Определяем температуру в конце впуска в двигателе:
К;
.
Рассчитываем коэффициент наполнения двигателя:
1.4 Расчет второго такта (сжатие-).
Показатель политропы сжатия определяется по эмпирической зависимости:
об/мин; об/сек ;
;
где — номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, .
Показатель политропы сжатия для бензиновых двигателей = 1,30…1,39.
Давление в конце сжатия:
МПа.
Температура в конце сжатия:
К;
.
Лист
Изм.
1.5 Расчет участка подвода тепла
В результате расчета этого участка должны быть определены значения, и, после подвода тепла.
Определение параметров процесса сгорания в бензиновых двигателях.
Уравнение сгорания для бензиновых двигателей имеет вид:
.
— средняя мольная теплоемкость свежего заряда при постоянном объеме:
кДж/(кмоль град);
— средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания, при =0,8…1,0; определяется из выражения:
;
Коэффициент использования тепла принимается для бензиновых двигателей = 0,85…0,95;
Примем = 0,90.
— потери тепла в связи с неполнотой сгорания из-за недостатка кислорода определяются по уравнению:
кДж/кг.
Все величины, входящие в уравнение сгорания, за исключением и известны. Если обозначить левую (известную) часть уравнения через S' подставить значение из уравнения сгорания, получим:
или ;
;
;
.
Для бензиновых двигателей =1,02…1,12;
;
Решим квадратное уравнение: ;
;
К;
Определим температуру в конце процесса сгорания которая для бензиновых ДВС в зависимости от сорта топлива, состава смеси, степени сжатия и других факторов находится в пределах = 2500…3000 К;
.
Определим давление в цилиндре после подвода тепла:
Степень повышения давления рекомендуется принимать в пределах = 2,5…4,0, при этом МПа.
Возьмем =4,0;
МПа.
1.6 Расчет третьего такта (расширение)
Показатель политропы расширения может быть определен по эмпирической зависимости:
;
Показатель политропы расширения для бензиновых двигателей = 1,23…1,30. Для бензиновых и газовых двигателей давление и температура в конце расширения:
МПа;
К.
Для оценки точности теплового расчета проводится проверка ранее принятой температуры отработавших газов для бензиновых двигателей:
К;
.
Расхождение допускается в пределах (5…7)%.
1.7 Расчет четвертого такта (очистка цилиндра-)
Задано const, МПа.
1.8 Индикаторные параметры рабочего цикла
Для бензинового двигателя, работающего по циклу V = const, теоретическое индикаторное давление (индикаторная работа, совершаемая в единице рабочего объема), равно:
Действительное среднее индикаторное давление:
МПа;
где 0,92 << 0,97, здесь — коэффициент, учитывающий «скругление» индикаторной диаграммы, примем =0,92.
Рассчитываем индикаторную мощность и индикаторный крутящий момент двигателя:
л;
КВт;
Для четырехтактных двигателей коэффициент тактности =4;
Нм.
Определяем индикаторный КПД и удельный индикаторный расход топлива:
;
г/кВтч; (Здесь в МПа, в МДж.)
1.9 Эффективные параметры рабочего цикла
Рассчитываем среднее давление механических потерь (работа, затрачиваемая на трение и привод вспомогательных агрегатов, приходящая на единицу рабочего объема):
МПа, где и — коэффициенты, зависящие от числа цилиндров и от отношения хода поршня к диаметру цилиндра и типа камеры сгорания;
Средняя скорость поршня, м/с:
м/с.
Значения коэффициентов и .
Тип двигателя | |||
Карбюраторный S/D ?1, i? 6 | 0,034 | 0,0113 | |
МПа.
Рассчитываем среднее эффективное давление (эффективную работу, снимаемую с единицы рабочего объема):
МПа.
Рассчитываем механический КПД:
.
Его величина для бензиновых двигателей = 0,70…0,85.
Определяем эффективную мощность:
кВт.
Определяем эффективный КПД:; он составляет для двигателей с искровым зажиганием = 0,18…0,30.
Определяем эффективный удельный расход топлива:
г/кВтч;
для бензиновых двигателей = 300…370 г/кВтч, Эффективный крутящий момент:
Нм.
Здесь подставляется в об/мин.
Расход топлива:
кг/час.
Литровая мощность:
кВт/л.
1.10 Построение индикаторных диаграмм в координатах (Р-V)
м3
м3
м3
МПа
МПа
МПа
МПа
МПа
МПа
МПа
— для политропы сжатия;
— для политропы расширения.
1.11 Тепловой баланс
Доля теплоты, затраченная на полезную работу, определена в тепловом расчете =0,288.
Доля теплоты, потерянная в бензиновых ДВС при из-за недогорания топлива:
Доля теплоты, унесенная с отработавшими газами:
Рассчитываем температуру отработавших газов:
Определяем энтальпию отработавших газов бензиновых двигателей при температурах
: ,
кДж/кмоль. Для определения пользуются соответствующей таблицей. По таблице методом линейного интерполирования найдем:, кДж/кмоль.
Тогда,, кДж/кмоль Определяем энтальпию топливно-воздушной смеси в конце впуска:
кДж/кмоль
кДж/кг Доля тепла передаваемой охлаждающей среде:
.
1.12 Скоростная характеристика двигателя
Для бензинового двигателя построение внешней скоростной характеристики ведется в интервале, где, об/мин;, об/мин. Возьмем: об/мин; об/мин.
Внешнюю скоростную характеристику строим по следующим эмпирическим соотношениям:
Мощность двигателя:
кВт Крутящий момент:
Нм.
Среднее эффективное давление 4-х тактного двигателя:
МПа.
Среднее давление механических потерь:
МПа Среднее индикаторное давление:
МПа Удельный эффективный расход топлива:
г/кВтч Часовой расход топлива:
кг/ч Полученные данные заносим в таблицу 1, по ним строим внешнюю характеристику двигателя.
Таблица 1. Результаты расчета внешней скоростной характеристики
об/мин | кВт | Нм | МПа | МПа | МПа | г/кВтч | кг/ч | |
10,342 | 123,509 | 1,049 | 0,055 | 1,105 | 307,849 | 3,183 | ||
17,631 | 129,579 | 1,101 | 0,068 | 1,169 | 286,738 | 5,056 | ||
25,247 | 134,009 | 1,139 | 0,081 | 1,220 | 269,973 | 6,816 | ||
32,932 | 136,798 | 1,162 | 0,095 | 1,257 | 257,551 | 8,482 | ||
40,427 | 137,946 | 1,172 | 0,108 | 1,280 | 249,473 | 10,086 | ||
47,477 | 137,454 | 1,168 | 0,121 | 1,289 | 245,738 | 11,667 | ||
53,822 | 135,321 | 1,150 | 0,134 | 1,284 | 246,346 | 13,259 | ||
59,205 | 131,548 | 1,118 | 0,147 | 1,265 | 251,297 | 14,878 | ||
63,369 | 126,134 | 1,072 | 0,181 | 1,232 | 260,592 | 16,514 | ||
66,056 | 119,079 | 1,012 | 0,174 | 1,185 | 274,229 | 18,115 | ||
67,010 | 110,383 | 0,938 | 0,187 | 1,125 | 292,210 | 19,581 | ||
66,642 | 104,378 | 0,887 | 0,195 | 1,081 | 305,083 | 20,331 | ||
2. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
Динамический расчет автомобильного двигателя производиться на режиме максимальной мощности по результатам теплового расчета. В результате расчета необходимо определить следующие силы и моменты, действующие на кривошипно-шатунном механизме двигателя (рисунок):
— избыточное давление газов над поршнем, МПа;
— удельную суммарную силу, действующую на поршень, МПа;
— удельную суммарную силу, воспринимаемую стенками цилиндра (нормальное давление), МПа;
— удельную силу инерции от возвратно-поступательно движущихся масс, МПа;
— удельную силу, действующую вдоль шатуна, МПа;
— удельную силу, действующую вдоль кривошипа, МПа;
— удельную силу, направленную по касательной к окружности радиуса кривошипа, МПа;
— крутящий момент от одного цилиндра, Нм;
— крутящий момент от i цилиндров, Нм;
— удельную центробежную силу инерции от неуравновешенных вращающихся масс, сосредоточенных на радиусе кривошипа, МПа;
— удельную силу, действующую на шатунную шейку, МПа.
Расчетные значения всех сил сводятся в таблицу 3, на основании данных которых строятся их графики.
2.1 Расчет сил, действующих в КШМ
Построение развернутой индикаторной диаграммы в координатах .
Перестройку индикаторной диаграммы из в развернутую диаграмму удельных давлений (в координатах), действующих на поршень, проще выполнить графическим методом Брикса. Метод Брикса заключается в том, что на длине хода поршня построенной индикаторной диаграммы в координатах описывают полуокружность с центром в точке О. Для учета влияния длины шатуна откладывают от центра полуокружности (точки О) по направлению нижней мертвой точки бицентровую поправку Брикса в масштабе диаграммы
.
Тогда
мм
где Rрадиус кривошипа; для центрального механизма;
— отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.
Из точки проводят ряд лучей (рекомендуется не менее 5) под углами до пересечения с полуокружностью. Проекции концов этих лучей на линии процесса всасывания, сжатия, расширения и выпуска указывают, какие точки рабочего процесса соответствуют тем или иным углам поворота коленчатого вала. При построении развернутой индикаторной диаграммы после ее скругления определяют максимальные значения сил от давления газов и результирующей силы .
Рассчитываем избыточное давление газов над поршнем:
МПа
МПа Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ занося результаты в таблицу 3.
Определяем удельное значение силы инерции от возвратно-поступательного движения масс поршневой группы:
МПа Здесь — определяется по статистическим данным,, рад/с,, мм.
По статистическим данным определим и методом линейного интерполирования:, .
МПа.
Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ занося результаты в таблицу 3.
Рассчитываем удельную суммарную силу, действующую вдоль оси цилиндра:
МПа.
МПа Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 3.
Определим удельную суммарную силу, действующую на стенку цилиндра:
МПа.
Здесь — удельная суммарная сила, действующая на поршневой палец.
МПа;, МПа Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 3.
Рассчитываем удельную суммарную силу, действующую вдоль шатуна:
МПа;, МПа.
Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 3.
Определяем удельную силу, действующую вдоль кривошипа:
МПа;, МПа.
Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 3.
Рассчитываем удельную суммарную силу, действующую по касательной к кривошипу:
МПа;, МПа.
Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 3.
2.1.9. Определяем крутящий момент от одного цилиндра:
Нм.
Здесь, м2, — площадь поршня.
Нм.
Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 3.
Определяем крутящий момент от i цилиндров, пользуясь таблицей 2.
Таблица 2. Результаты расчета суммарного крутящего момента (1−3-4−2).
Цилиндры | Нм | ||||||||
Нм | Нм | Нм | Нм | ||||||
— 238,74 | — 106,38 | — 106,73 | 288,13 | — 165,72 | |||||
— 135,42 | — 181,218 | — 180,92 | 144,49 | — 353,09 | |||||
108,62 | — 108,61 | — 117,86 | 236,13 | 118,27 | |||||
182,35 | 135,42 | 97,00 | 242,93 | 657,71 | |||||
106,38 | 240,09 | 137,29 | 132,26 | 616,03 | |||||
Период изменения суммарного крутящего момента равен: .
После построения графика суммарного крутящего момента определяется средний индикаторный момент:
Нм.
Приблизительно величина
Нм.
Здесь , — площади диаграммы суммарного крутящего момента, расположенные над и под осью абсцисс соответственно; - длина диаграммы, соответствующая периоду изменения суммарного крутящего момента; - масштаб крутящего момента по оси ординат, Нм/мм. Полученное значение сравниваем со значением среднего индикаторного момента, определенным в тепловом расчете.
Рассчитаем удельную центробежную силу инерции от вращающихся неуравновешенных масс, сосредоточенных на радиусе кривошипа:
МПа, где
Рассчитываем силу, действующую на поверхность шатунной шейки:
МПа
МПа Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 3.
2.2 Построение развернутой диаграммы нагрузки на поверхность шатунной шейки
В таблице 3 рассчитана сила, действующая на поверхность шатунной шейки. Строим ее диаграмму в зависимости от угла поворота кривошипа и определяем среднее значение:
МПа
Среднее значение силы можно определить, подсчитав площадь между графиком и осью абсцисс, разделив на длину диаграммы. Полученная величина умножается на масштаб по оси ординат.
Приблизительно величина
где F — площадь между графиком и осью абсцисс; - длина диаграммы;
— масштаб по оси ординат.
МПа
2.3 Построение полярной диаграммы сил, действующих на шатунную шейку
Строим координатную систему и с центром в точке О, в которой отрицательная ось направлена вверх.
В таблице 3 каждому значению соответствует точка с координатами. Наносим на плоскость и эти точки. Последовательно соединяя точки, получим полярную диаграмму. Вектор, соединяющий центр О с любой точкой диаграммы, указывает направление вектора и его величину в соответствующем масштабе.
Строим новый центр, отстоящий от О по оси на величину удельной центробежной силы от вращающейся нижней части шатуна .
В этом центре условно располагают шатунную шейку с диаметром .
Вектор, соединяющий центр с любой точкой построенной диаграммы, указывает направление действия силы на поверхность шатунной шейки и ее величину в соответствующем масштабе.
Касательные линии из центра к верхней и нижней частям полярной диаграммы отсекают наиболее нагруженную от наименее нагруженной части поверхности шатунной шейки.
Маслоотводящее отверстие располагают в середине наименее нагруженной части поверхности шатунной шейки, для чего восстанавливают перпендикуляр к хорде, соединяющей точки пересечения касательных к верхней и нижней частям полярной диаграммы.
3. РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ НА ПРОЧНОСТЬ
3.1 Расчет поршня
Рассчитываем напряжение изгиба на днище поршня от газовой силы:
— для компрессионного кольца
(50…150МПа) где — относительная толщина днища поршня;
— относительный внутренний диаметр поршня;
— относительная толщина стенки головки поршня;
— относительная радиальная толщина кольца;
— радиальный зазор кольца в канавке поршня;
— давление в цилиндре после подвода тепла.
— для маслосъемного кольца
— относительный внутренний диаметр поршня;
— относительная радиальная толщина кольца;
— радиальный зазор кольца в канавке поршня;
При наличии ребер жесткости МПа для алюминиевых поршней.
Рассчитываем напряжение сжатия от газовых сил в сечении X-X, ослабленном масляными отверстиями:
— для маслосъемного кольца
(30…40МПа) где — площадь расчетного сечения с учетом ослабления его отверстиями для отвода масла;
— относительный диаметр поршня по дну канавки;
— относительный диаметр масляного канала;
— число масляных отверстий в поршне.
Рассчитываем напряжение разрыва в сечении Х-Х от максимальной инерционной силы (при):
— для маслосъемного кольца
(4…10МПа) где — сила инерции от масс поршневой группы, расположенной выше сечения Х-Х:
Учитывая статистические данные, а также соотношения:
получим
Напряжение в верхней кольцевой перемычке:
— напряжение среза
где — относительная толщина первой кольцевой перемычки.
— напряжение изгиба:
Сложное напряжение по третьей теории прочности:
где
Удельное давление поршня, отнесенное в высоте юбки поршня:
(0,33…0,96)
где — относительная высота юбки поршня;
МПа — удельная суммарная сила, действующая на стенку цилиндра.
Удельное давление поршня, отнесенное ко всей высоте поршня:
(0,22…0,42)
где — относительная высота поршня.
3.2 Расчет поршневого кольца
Рассчитываем среднее давление на стенку цилиндра:
— для компрессионного кольца
— для маслосъемного кольца Где МПа — модуль упругости для серого чугуна;
— относительная величина разности между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состоянии.
Рассчитываем эпюру давления кольца в различных точках окружности:
где — коэффициент для различных углов по окружности кольца.
Результаты расчета эпюры удельного давления кольца
1,06 | 1,06 | 1,14 | 0,90 | 0,46 | 0,67 | 2,85 | ||
0,303 | 0,303 | 0,326 | 0,257 | 0,132 | 0,192 | 0,815 | ||
Рассчитываем напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии:
— для компрессионного кольца
— для маслосъемного кольца Рассчитываем напряжение изгиба при надевании кольца на поршень:
— для компрессионного кольца
— для маслосъемного кольца где m=1,57 — экспериментальный коэффициент, зависящий от способа надевания кольца.
Допустимое напряжение
3.3 Расчет поршневого пальца
Рассчитываем удельное давление пальца на втулку верхней головки шатуна:
где — относительная длина втулки поршневой головки шатуна;
— относительный наружный диаметр пальца;
;
— коэффициент, учитывающий уменьшение инерционной силы за счет вычета массы поршневого пальца.
Рассчитываем удельное давление пальца на бобышку:
где — относительное расстояние между бобышками;
— относительная длина пальца.
Напряжение от изгиба поршневого пальца:
где — отношение внутреннего диаметра пальца к наружному.
Рассчитываем касательное напряжение от среза пальца в сечениях, расположенной между бобышкой и головкой шатуна:
Рассчитываем увеличение горизонтального диаметра пальца в его средней части (овализация пальца).
3.4 Расчет стержня шатуна
Рассчитываем напряжение сжатия в сечении В-В от сжимающей силы в плоскости качания шатуна:
Здесь =4,06 — суммарная сила;
где — ширина шатуна в среднем сечении;
;
;
;
— длина поршневой головки шатуна;
;
— коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости качения шатуна.
Рассчитываем напряжение сжатия в сечении В-В от сжимающей силы в плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна:
где — коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости, перпендикулярной плоскости качения шатуна.
Рассчитываем напряжение от действия растягивающей силы:
где — удельная суммарная сила, действующая вдоль оси цилиндра.
Рассчитываем средние значения напряжения цикла:
— в плоскости качания шатуна:
— в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:
.
Рассчитываем амплитуды напряжений цикла:
— в плоскости качания шатуна:
— в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:
.
Рассчитываем амплитуды цикла с учетом концентраций напряжений в зависимости от размера и способа обработки поверхности детали:
— в плоскости качания шатуна:
— в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:
Здесь — коэффициент концентрации напряжений;
Марка стали шатуна 45Г2
— предел прочности материала шатуна;
по — коэффициент, учитывающий абсолютные размеры детали;
по — коэффициент, учитывающий абсолютные размеры детали;
— коэффициент, учитывающий способ обработки поверхности детали.
Определяем запас прочности шатуна по пределу усталости:
— в плоскости качания шатуна:
;
— в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:
где — коэффициент приведения ассиметрического цикла к равноопасному симметричному.
4. РАСЧЕТ СИСТЕМ ДВИГАТЕЛЯ
4.1 Расчет системы смазки
Рассчитываем количества тепла, отводимого от двигателя маслом, учитывая, что в современных автомобильных и тракторных двигателях маслом отводится 1,5…3% от общего количества теплоты, введенной в двигатель с топливом.
где — расход топлива;
— низшая теплота сгорания бензина.
Рассчитываем циркулярный расход масла. Массовый циркуляционный расход масла равен:
где кДж/кг К — удельная теплоемкость масла;
К — перепад температуры масла на выходе и входе в систему смазки двигателя (нагрев масла).
Рассчитываем стабилизационный расход масла:
Определяем расчетную производительность насоса с учетом утечек масла через радиальные и торцевые зазоры:
где — КПД насоса.
Рассчитываем мощность, затрачиваемую на привод масляного насоса:
где — напор в масляном насосе;
— избыточное давление масла в системе;
где и — соответственно давления масла перед насосом и за насосом;
— объемный расход масла;
— плотность масла в системе;
— механический КПД насоса.
4.2 Расчет системы охлаждения
Рассчитываем количество тепла, отводимого от двигателя охлаждающей жидкостью:
где — доля тепла, передаваемого охлаждающей жидкости;
— расход топлива;
— низшая теплота сгорания бензина.
Рассчитываем циркулярный расход жидкости в системе охлаждения:
— для антифриза,
— для воды, где кДж/кг К — удельная теплоемкость охлаждающей жидкости (антифриз); кДж/кг К — удельная теплоемкость охлаждающей жидкости (вода); К — перепад температуры охлаждающей жидкости на выходе и входе в двигатель (нагрев масла).
Рассчитываем производительность насоса:
— для антифриза,
— для воды, где — коэффициент подачи насоса.
Рассчитываем мощность, потребляемую насосом, задаваясь величиной напора:
— для антифриза,
— для воды, где МПа — перепад давления на выходе и входе насоса;
— плотность охлаждающей жидкости (антифриз).
— плотность охлаждающей жидкости (вода).
— для антифриза,
— для воды, где — механический КПД насоса;
— объемный расход охлаждающей жидкости (вода).
— объемный расход охлаждающей жидкости (антифриз).
1. Автомобильные двигатели. / Под редакцией М. С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977.
2. Двигатели внутреннего сгорания. /Под ред. В. Н. Луканина. М.: Высшая школа, 1985.
3. Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. /Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1984.
4. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. /Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова М.: Машиностроение, 1980.