Расчет основных параметров автомобильного двигателя
Под индикаторной диаграммой строят вспомогательную полуокружность радиусом. От центра полуокружности (точка O) в сторону нижней мертвой точки откладывают в масштабе поправку Брикса. Из центра O проводят лучи через принятый интервал угла поворота кривошипа (обычно 30?), а из центра O1 линии, параллельные этим лучам. Из точек пересечения линий с полуокружностью чертят линии, параллельны оси… Читать ещё >
Расчет основных параметров автомобильного двигателя (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Федеральное агентство по образованию Хакасский технический институт ;
филиал федерального автономного государственного учреждения высшего профессионального образования.
" Сибирский федеральный университет" .
Курсовой проект Абакан 2012.
Задание.
Спроектировать автомобильный двигатель дизельного типа номинальной мощностью, при номинальной частоте вращения, прототипом является двигатель ЯМЗ — 240. Коэффициент избытка воздуха; степень сжатия; молекулярная масса дизельного топлива; теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива .
По своим основным техническим характеристикам (удельным показателям): удельному эффективному расходу топлива, диаметру цилиндра, спроектировать масляный насос, центрифугу, масляный радиатор и подшипники скольжения.
- Введение
- 1. Тепловой расчет
- 1.1 Свежая смесь и продукты сгорания
- 1.2 Процесс впуска
- 1.3 Процесс сжатия
- 1.4 Процесс сгорания
- 1.5 Процесс расширения
- 1.6 Индикаторные показатели рабочего цикла
- 1.7 Эффективные показатели двигателя
- 1.8 Основные размеры двигателя
- 1.9 Анализ и оценка показателей двигателя
- 2. Динамический расчет
- 2.1 Силы давления газов на поршень
- 2.2 Силы инерции
- 2.3 Суммарная сила
- 2.4 Суммарный индикаторный крутящий момент
- 2.5 Нагрузки на шатунные шейки коленчатого вала
- 3. Расчет системы смазки
- 3.1 Расчет масляного насоса
- 3.2 Расчет центрифуги
- 3.3 Расчет масляного радиатора
- 3.4 Расчет подшипников
- Заключение
- Список использованных источников
Введение
Прогресс в автомобильной промышленности, дальнейшее увеличение грузооборота автомобильного транспорта предусматривает не только количественный рост автопарка, но и значительное улучшение использования имеющихся автомобилей, повышение культуры эксплуатации, увеличение межремонтных сроков службы.
В области развития и совершенствования автомобильных двигателей основными задачами являются: расширение использования дизелей, снижение топливной экономичности и удельной массы двигателей, стоимости их производства и эксплуатации. На принципиально новый уровень ставится борьба с токсичными выбросами двигателей в атмосферу, а также задачи по снижению шума и вибрации в процессе их эксплуатации. Значительно больше внимания уделяется использованию электронно-вычислительных машин при расчетах и испытаниях двигателей. В настоящее время вычислительная техника широко используется на моторостроительных заводах, в научно-исследовательских центрах, конструкторских и ремонтных организациях, а также в высших учебных заведениях.
Выполнение сегодняшних задач требует от специалистов, связанных с производством и эксплуатацией автомобильных двигателей, глубоких знаний теории, конструкции и расчета двигателей внутреннего сгорания.
1. Тепловой расчет
1.1 Свежая смесь и продукты сгорания
Количество свежей смеси, получающейся из 1 кг топлива по формуле (1.1), кмоль/кг:
(1.1)
.
При полном сгорании топлива продуктами сгорания являются углекислый газ СО2, водяной пар Н2О, избыточный кислород О2 и азот N2. Отдельные компоненты определяют по формулам (1.2), (1.3), (1.4) и (1.5), кмоль/кг:
(1.2)
(1.3)
(1.4)
(1.5)
Общее количество продуктов полного сгорания по формуле (1.6), кмоль/кг:
(1.6)
Химический коэффициент молекулярного изменения по формуле (1.7):
(1.7)
1.2 Процесс впуска
Потери давления на впуске определяется по формуле (1.9), :
(1.9)
Определяют давление в конце пуска (1.10),, (МПа), температуру (1.11), Ta (K) и коэффициент наполнения (1.12), зv:
(1.10)
(1.11)
(1.12)
где: — температурный подогрев заряда,
— коэффициент остаточных газов,
— температура остаточных газов,
Давление остаточных газов определяется по формуле (1.13),
(1.13)
1.3 Процесс сжатия
Подсчитывают давление pc, МПа, и температуру Tc (К) в конце сжатия по формулам (1.14) и (1.15):
(1.14)
(1.15)
где: — средний показатель политропы сжатия,
1.4 Процесс сгорания
В расчете используется уравнение сгорания и определяют по формуле (1.16):
(1.16)
По уравнению сгорания определяют максимальную температуру рабочего цикла .
где: — низшая теплота сгорания топлива, .
— коэффициент использования тепла, который учитывает потери тепла в процессе сгорания, .
— степень повышения давления, равная отношению максимального давления сгорания к давлению конца сжатия, .
— действительный коэффициент молекулярного изменения
рассчитывается по формуле (1.18):
(1.18)
— средняя мольная теплоемкость рабочей смеси при постоянном объеме, ее определяют по формуле (1.19), кДж/кмоль· град:
(1.19)
(1.20)
— средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном объеме, ее определяют по формуле (1.21), кДж/кмоль· град:
(1.21)
Выбранные и полученные расчетом величины подставляют в уравнения сгорания (1.16) и решают их относительно Tz, К:
Давление сгорания подсчитывают по выбранной ранее степени повышения давления определяется по формуле (1.22),.
(1.22)
Степень предварительного расширения определяется по формуле (1.23):
(1.23)
Степень последующего расширения определяется по формуле (1.24):
(1.24)
1.5 Процесс расширения
Расчет процесса расширения заключается в определении параметров состояния газа в конце расширения, когда поршень находится в В.М. Т. Давление и температуру подсчитывают по формулам (1.25) и (1.26) политропного процесса, МПа, К:
(1.25)
(1.26)
где: — средний показатель политропы расширения,
1.6 Индикаторные показатели рабочего цикла
Теоретическое среднее индикаторное давление определяется по формуле (1.27), МПа:
(1.27)
Среднее индикаторное давление определяется по формуле (1.28), МПа:
(1.28)
Индикаторный КПД определяется по формуле (1.29):
(1.29)
где: — теоретически необходимое количество воздуха в кг/кг топлива,. Плотность заряда при пуске определяется по формуле (1.30), :
(1.30)
Индикаторный удельный расход топлива определяется по формуле (1.31), :
(1.31)
1.7 Эффективные показатели двигателя
Среднее давление механических потерь определяется по формуле (1.32), МПа:
(1.32)
Среднее эффективное давление определяется по формуле (1.33), МПа:
(1.33)
Механический КПД определяется по формуле (1.34):
(1.34)
Эффективный КПД определяется по формуле (1.35):
(1.35)
Эффективный удельный расход жидкого топлива определяется по формуле (1.36), :
(1.36)
1.8 Основные размеры двигателя
Рабочий объем одного цилиндра определяется по формуле (1.37), :
(1.37)
где: — тактность,; - число цилиндров,
Диаметр цилиндра определяется по формуле (1.38), мм:
(1.38),
где: — отношение хода поршня к диаметру цилиндра,
Ход поршня определяется по формуле (1.39), мм:
(1.39),
Литраж определяется по формуле (1.40), :
(1.40)
Эффективная мощность определяется по формуле (1.41), кВт:
(1.41)
Крутящий момент на валу двигателя определяется по формуле (1.42), :
(1.42)
Часовой расход топлива определяется по формуле (1.43), кг/ч:
(1.43)
Средняя скорость поршня определяется по формуле (1.44), м/с:
(1.44)
1.9 Анализ и оценка показателей двигателя
В таблице 1 представлены сравнения показателей проектируемого двигателя с показателями прототипа.
Таблица 1 — Сравнения показателей двигателя
Показатели. | Обоз. | Прототип. | Проект. дв. | |
Номинальная мощность, кВт. | 264,8. | |||
Частота вращения при номинал. частоте, мин-1. | ||||
Степень сжатия. | 16,5. | 16,5. | ||
Среднее эффективное давление при номинальной частоте, МПа. | 0,68. | 0,5843. | ||
Литраж, дм3. | 22,29. | 25,54. | ||
Отношение хода поршня к диаметру цилиндра. | 1,08. | 1,2. | ||
Диаметр цилиндра, мм. | ||||
Ход поршня, мм. | ||||
Ср. скорость поршня на номинал. режиме, м/с. | 9,8. | 11,59. | ||
Удельная (литровая) мощность, кВт/л. | 11,9. | |||
Удельный расход топлива на номинальном режиме, г/кВт ч. | ||||
2. Динамический расчет
2.1 Силы давления газов на поршень
Силы давления газов на поршень условно заменяют одной силой, приложенной к оси поршневого пальца. Ее определяют для ряда последовательных положений кривошипно-шатунного механизма, для этого перестраивают индикаторную диаграмму: вместо координат p-V (давление-объем) берут координаты p-б (давление-угол поворота кривошипа). Перестроение обычно выполняют методом проф.Ф. А. Брикса.
Под индикаторной диаграммой строят вспомогательную полуокружность радиусом. От центра полуокружности (точка O) в сторону нижней мертвой точки откладывают в масштабе поправку Брикса. Из центра O проводят лучи через принятый интервал угла поворота кривошипа (обычно 30?), а из центра O1 линии, параллельные этим лучам. Из точек пересечения линий с полуокружностью чертят линии, параллельны оси давлений, до пересечения с кривыми индикаторной диаграммы. Точки пересечения радиальных линий с полуокружностью и вертикальных с ее диаметром обозначают цифрами, соответствующими углу поворота кривошипа от нуля до 720? (для четырехтактного двигателя).
Справа от индикаторной диаграммы чертят координаты p-б. При этом ось абсцисс проводят на уровне линии атмосферного давления p0, так как здесь показывают избыточное давление над поршнем. Ось абсцисс диаграммы p-б разбивают вертикальными линиями на отрезки, длины которых в масштабе соответствуют интервалу угла поворота кривошипа.
Построение развернутой индикаторной диаграммы начинают от верхней мертвой точки начала впуска. Для этого величины давлений, полученные пересечением вертикальных линий с диаграммой p-V, переносят на соответствующие линии диаграммы p-б. Точку zд действительного давления сгорания отмечают на диаграмме p-б отдельно, имея ввиду, что ее положение соответствует 370? угла поворота кривошипа. Полученные точки соединяют плавной кривой.
Сила давления газа на поршень определяется по формуле (2.1), кН:
(2.1)
Для определения газовых сил по развернутой диаграмме пересчитывают масштаб этой диаграммы по формуле (2.2), кН/мм:
(2.2)
где: Mд — масштаб делений,; Fп — площадь поршня, .
Шкалу сил наносят на оси ординат развернутой диаграммы.
Составляют сводную таблицу динамического расчета (табл.2). По развернутой диаграмме для каждого угла поворота кривошипа определяют значение силы давления газа Рг и вносят в графу 2 с соответствующим знаком. Силы считаются положительными, если они направлены к оси коленчатого вала, и отрицательными — если направлены от оси.
2.2 Силы инерции
Массы поршневой группы mп определяют по формуле (2.3) и массу шатуна mш определяют по формуле (2.4), кг, определяют по удельным конструктивным массам, приходящимся на единицу площади поршня Fп, кг/м2:
(2.3)
(2.4)
Силы инерции возникают в двигателе вследствие действия неуравновешенных масс кривошипно-шатунного механизма. Для определения этих масс действительный кривошипно-шатунный механизм заменяют динамически эквивалентной системой масс, сосредоточенных в двух точках. На оси поршневого пальца сосредоточена масса деталей, движущихся возвратно-поступательно определяется по формуле (2.5), кг:
(2.5)
где: — масса шатуна, приведенная к оси поршневого пальца определяется по формуле (2.6), кг:
(2.6)
На оси кривошипа сосредоточена масса деталей, движущихся вращательно определяется по формуле (2.7), кг:
(2.7)
где: — масса шатуна, приведенная к оси кривошипа определяется по формуле (2.8), кг:
(2.8)
— масса кривошипа определяется по формуле (2.9), кг:
(2.9)
Подсчитывают для каждого б силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс определяется по формуле (2.10), кН:
(2.10)
где: щ — угловая скорость вращения коленчатого вала определяется по формуле (2.11), :
(2.11)
R — радиус кривошипа, м. Значения множителя в зависимости от б и л заносят в графу 3 сводной табл.2. Полученные при расчете значения силы инерции pj записывают в графу 4 и по ним строят график этой силы.
Силы инерции вращающихся масс:
шатуна определяется по формуле (2.12), кН:
(2.12)
кривошипа определяется по формуле (2.13), кН:
(2.13)
суммарная определяется по формуле (2.14), кН:
(2.14)
2.3 Суммарная сила
Суммарная сила считается сосредоточенной на оси поршневого пальца, ее определяют сложением сил давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс определяется по формуле (2.15), кН:
(2.15)
Результаты расчета суммарной силы для различных углов поворота кривошипа заносят в графу 5 табл.2 и строят по этим данным график изменения силы P. Боковую силу, прижимающую поршень к стенке цилиндра, определяется по формуле (2.16), кН:
. (2.16)
Значения функции tgв в зависимости от л заносят в графу 6 сводной таблицы. Полученные при расчете значения силы N записывают в графу 7 и по ним строят график изменения этой силы.
Рассчитывают силу, действующую по оси шатуна определяется по формуле (2.17), кН:
(2.17)
Результаты расчетов заносят в графы 8 и 9 сводной таблицы. Затем строят график изменения этой силы. Сила считается положительной, если сжимает шатун, и отрицательной, если его растягивает.
Силу K, действующую по радиусу кривошипа, и тангенциальную силу T определяют по формулам (2.18) и (2.19), кН:
(2.18)
(2.19)
Результаты записывают в графы 10, 11, 12, и 13 сводной таблицы. По этим данным строят графики изменения сил K и T.
В таблице 2 представлены значения сил действующих в КШМ.
Таблица 2 — Значения сил действующих в КШМ
б, град. | Pг, кН. | сosб + лcos2б. | Pj, кН. | P, кН. | tgв. | N, кН. | 1/cosв. | S, кН. | cos (б+в) /cosв. | K, кН. | sin (б+в) /cosв. | T, кН. | |
0,325. | 1,3. | — 15,48. | — 15,161. | — 15,161. | — 15,161. | ||||||||
— 0,234. | 1,016. | — 12,1. | — 12,337. | 0,15. | — 1,851. | 1,011. | — 12,473. | 0,79. | — 9,746. | 0,631. | — 7,785. | ||
— 0,234. | 0,35. | — 4,169. | — 4,403. | 0,26. | — 1,145. | 1,035. | — 4,557. | 0,27. | — 1,189. | 0,999. | — 4,399. | ||
— 0,234. | — 0,3. | 3,574. | 3,34. | 0,3. | 1,002. | 1,047. | 3,597. | — 0,309. | — 1,032. | 3,34. | |||
— 0,234. | — 0,65. | 7,743. | 7,509. | 0,26. | 1,952. | 1,035. | 7,772. | — 0,73. | — 5,482. | 0,733. | 5,504. | ||
— 0,234. | — 0,716. | 8,529. | 8,295. | 0,15. | 1,244. | 1,011. | 8,386. | — 0,942. | — 7,814. | 0,369. | 3,061. | ||
— 0,234. | — 0,7. | 8,339. | 8,105. | 8,105. | — 1. | — 8,105. | |||||||
— 0,1614. | — 0,716. | 8,529. | 8,368. | — 0,15. | — 1,255. | 1,011. | 8,46. | — 0,942. | — 7,882. | — 0,364. | — 3,088. | ||
0,104. | — 0,65. | 7,743. | 7,847. | — 0,26. | — 2,04. | 1,035. | 8,122. | — 0,73. | — 5,728. | — 0,733. | — 5,752. | ||
0,8188. | — 0,3. | 3,574. | 4,393. | — 0,3. | — 1,318. | 1,047. | 4,599. | — 0,309. | — 1,357. | — 1. | — 4,393. | ||
3,1802. | 0,35. | — 4,169. | — 0,989. | — 0,26. | 0,257. | 1,035. | — 1,024. | 0,27. | — 0,267. | — 0,999. | 0,988. | ||
14,3167. | 1,016. | — 12,103. | 2,214. | — 0,15. | — 0,332. | 1,011. | 2,238. | 0,79. | 1,749. | — 0,631. | — 1,397. | ||
61,256. | 1,3. | — 15,486. | 45,77. | 45,77. | 45,77. | ||||||||
92,534. | 1,2667. | — 15,089. | 77,445. | 0,052. | 4,027. | 1,001. | 77,522. | 0,976. | 75,586. | 0,225. | 17,426. | ||
41,0996. | 1,016. | — 12,103. | 28,997. | 0,15. | 4,35. | 1,011. | 29,316. | 0,79. | 22,907. | 0,631. | 18,297. | ||
12,6741. | 0,35. | — 4,169. | 8,505. | 0,26. | 2,211. | 1,035. | 8,802. | 0,27. | 2,296. | 0,999. | 8,496. | ||
5,88 211. | — 0,3. | 3,574. | 9,456. | 0,3. | 2,837. | 1,047. | 9,9. | — 0,309. | — 2,922. | 9,456. | |||
3,6816. | — 0,65. | 7,743. | 11,425. | 0,26. | 2,97. | 1,035. | 11,824. | — 0,73. | — 8,34. | 0,733. | 8,374. | ||
2,83 517. | — 0,716. | 8,529. | 11,364. | 0,15. | 1,705. | 1,011. | 11,489. | — 0,942. | — 10,705. | 0,369. | 4, 193. | ||
1,183. | — 0,7. | 8,339. | 9,522. | 9,522. | — 1. | — 9,522. | |||||||
0,325. | — 0,716. | 8,529. | 8,854. | — 0,15. | — 1,328. | 1,011. | 8,952. | — 0,942. | — 8,341. | — 0,369. | — 3,267. | ||
0,325. | — 0,65. | 7,743. | 8,068. | — 0,26. | — 2,098. | 1,035. | 8,35. | — 0,73. | — 5,89. | — 0,733. | — 5,914. | ||
0,325. | — 0,3. | 3,574. | 3,899. | — 0,3. | — 1,17. | 1,047. | 4,082. | — 0,309. | — 1, 205. | — 1. | — 3,899. | ||
0,325. | 0,35. | — 4,169. | — 3,844. | — 0,26. | 1,035. | — 3,979. | 0,27. | — 1,038. | — 0,999. | 3,806. | |||
0,325. | 1,016. | — 12,103. | — 11,778. | — 0,15. | 1,767. | 1,011. | — 11,907. | 0,79. | — 9,304. | — 0,631. | 7,432. | ||
0,325. | 1,3. | — 15,486. | — 15,161. | — 15,161. | — 15,161. | ||||||||
2.4 Суммарный индикаторный крутящий момент
Для многоцилиндрового двигателя его определяют сложением крутящих моментов всех цилиндров. Графический способ построения зависимости суммарного момента от угла поворота кривошипа заключается в следующем. Крутящий момент, развиваемый в одном цилиндре, определяют как произведение тангенциальной силы и радиуса кривошипа определяется по формуле (2.20), Н· м:
. (2.20)
Величина R здесь постоянна, поэтому зависимость крутящего момента от угла поворота кривошипа будет иметь тот же характер, что и сила T.
Рассчитывают период изменения суммарного момента определяется по формуле (2.21), град:
(2.21)
где: i — число цилиндров, .
Пользуясь масштабом, рассчитывают величину момента (табл.3). По полученным данным строят график суммарного крутящего момента двигателя.
В таблице 3 представлено изменение крутящего момента двигателя.
Таблица 3 — Изменение крутящего момента двигателя
Угол, град. | Ординаты крутящего момента в цилиндрах, Н м. | ||||||
— 347,52. | 434,82. | — 454,41. | 78,05. | ||||
— 369,72. | — 123,24. | 451,88. | — 82,16. | — 410,8. | 20,54. | ||
— 513,5. | 123,24. | 369,72. | — 164,32. | — 390,26. | — 20,54. | ||
— 615,01. | 263,85. | 241,82. | — 243,95. | — 347,05. | — 110,36. | ||
— 534,04. | 328,64. | 164,32. | — 308,1. | — 164,32. | — 86,27. | ||
— 451,88. | 390,26. | 82,16. | — 390,26. | — 41,08. | — 61,62. | ||
— 347,52. | 434,82. | — 454,41. | 78,05. | ||||
Угол, град. | Ординаты крутящего момента в цилиндрах, Н м. | Суммарнй момент, Н м. | ||||||
671,18. | 671,18. | — 467,1. | 300,67. | 886,87. | ||||
1376,65. | 657,28. | 550,472. | — 82,16. | — 443,664. | 410,8. | 1955,88. | ||
1478,88. | 718,9. | 431,34. | — 156,104. | — 394,368. | 554,58. | 2037,57. | ||
1445,46. | 747,02. | 331,247. | — 258,09. | — 307,68. | 587,12. | 1734,38. | ||
1314,56. | 784,63. | 205,4. | — 328,64. | — 230,048. | 455,988. | 1602,12. | ||
1047,54. | 739,44. | 102,7. | — 410,8. | — 41,08. | 267,02. | 1232,4. | ||
671,18. | 671,18. | — 467,1. | 300,67. | 886,87. | ||||
Величина среднего индикаторного крутящего момента, определенная по формуле Симпсона определяется по формуле (2.22), Н· м:
(2.22),.
Эффективный крутящий момент на валу двигателя определяется по формуле (2.23), Н· м:
(2.23).
автомобильный двигатель дизельный подшипник.
2.5 Нагрузки на шатунные шейки коленчатого вала
Силу, передаваемую на шатунную шейку вкладышем, находят графическим сложением силы, действующей по оси шатуна, с центробежной силой инерции вращающихся масс шатуна определяется по формуле (2.24), кН:
(2.24)
Сначала строят полярную диаграмму силы S, так как она является слагающей двух сил определяется по формуле (2.25):
(2.25)
В прямоугольных координатах вправо откладывают положительные значения силы T, вверх — отрицательные значения силы K.
Построение начинают с угла б = 0. Отложив значения сил T1 и K1, взятые из табл. 2, получают точку 1. Затем находят точку 2, определяемую величинами сил T2 и K2, соответствующих углу поворота кривошипа б = 30? и т. д. Точки 1, 2 и т. д. последовательно в порядке нарастания углов соединяют плавной кривой. Полученная кривая представляет собой полярную диаграмму силы S. Если нужно определить величину силы S для любого угла б, достаточно соединить полюс диаграммы O с точкой кривой, соответствующей данному углу (например, вектор S2 для б = 30?).
Для получения диаграммы силы, передаваемой вкладышем, достаточно в полученной полярной диаграмме полюс O переместить по вертикали на величину вектора KRш в точку Oш.
Кривая с точками 1, 2 и т. д., имеющая полюс в точке Oш, представляет собой полярную диаграмму нагрузки на шатунную шейку коленчатого вала Rшш.
Действующая на колено вала и вызывающая изгиб шатунной шейки суммарная сила определяется по формуле (2.26), кН:
(2.26)
Для ее нахождения откладывают от полюса Oш величину центробежной силы инерции вращающихся масс кривошипа KRк и находят новый полюс Oк. При этом диаграмма превращается в полярную диаграмму суммарной силы, воздействующей на колено. Векторы, соединяющие полюс Oк с соответствующими точками полярной диаграммы, представляют собой в масштабе силы Rк, изгибающие шатунные шейки.
Для расчета коленчатого вала требуется найти среднее Rшшср и максимальное Rшшmax значения сил, действующих на шатунную шейку.
В таблице 4 представлены изменение результаты расчетов .
Таблица 4 — Результаты расчетов
град. | кН. | |
25,1. | ||
21,1. | ||
12,05. | ||
10,9. | ||
15,3. | ||
17,6. | ||
17,9. | ||
18,2. | ||
16,6. | ||
11,9. | ||
10,14. | ||
8,12. | ||
35,9. | ||
22,5. | ||
11,4. | ||
15,9. | ||
19,4. | ||
18,2. | ||
15,7. | ||
11,7. | ||
11,5. | ||
20,6. | ||
3. Расчет системы смазки
3.1 Расчет масляного насоса
Масляная система обеспечивает смазку деталей двигателя с целью уменьшения трения, предотвращение коррозии, удаления продуктов износа и частичное охлаждение его отдельных узлов.
Одним из основных элементов смазочной системы является масляный насос, который служит для подачи масла к трущимся поверхностям движущихся частей двигателя.
Общее количество теплоты, выделяемое топливом при сгорании в течении 1 секунды определяется по формуле (3.1), кДж/с:
(3.1)
Количество теплоты, отводимой от двигателя определяется по формуле (3.2), кДж/с:
(3.2),
Циркуляционный расход масла определяется по формуле (3.3), :
(3.3)
где: — плотность масла,
— теплоемкость масла,
— температура нагрева масла в двигателе,
Циркуляционный расход с учетом стабилизации давления масла в системе определяется по формуле (3.4), :
(3.4)
Расчетная производительность насоса определяется по формуле (3.5), :
(3.5)
где: — объемный коэффициент подачи,
Диаметр начальной окружности шестерни определяется по формуле (3.6), мм:
(3.6)
где: — количество зубьев шестерни,
m — модуль зацепления, m=5 мм.
Диаметр внешней окружности шестерни определяется по формуле (3.7), мм:
(3.7)
Частота вращения шестерни (насоса) определяется по формуле (3.7), :
(3.7)
где: — окружная скорость на внешнем диаметре шестерни, м/с.
Длина зуба шестерни определяется по формуле (3.8), м:
(3.8)
Мощность, затрачиваемая на привод масляного насоса определяется по формуле (3.9), кВт:
(3.9)
где: — рабочее давление масла в системе,
— механический КПД масляного насоса,
3.2 Расчет центрифуги
Масляная центрифуга представляет собой центробежный фильтр тонкой отчистки масла от механических примесей.
Неполнопоточность центрифуги принимается равной 20%.
Производительность центрифуги определяется по формуле (3.10), :
(3.10)
Площадь отверстия сопла определяется по формуле (3.11), :
(3.11)
где: d — диаметр сопла центрифуги, d=2 мм.
Частота вращения ротора центрифуги в минуту определяется по формуле (3.12), :
(3.12)
где: е — коэффициент сжатия струи масла, е=1,0,R — расстояние от оси вращения ротора до оси ротора, R=0,04 м,.
— момент сопротивления в начале вращения ротора, ,
— скорость нарастания момента сопротивления, .
Давление масла перед центрифугой определяется по формуле (3.13), МПа:
(3.13)
где: r0 — радиус оси ротора, r0=0,008 м,
б — коэффициент расхода масла через сопло, б=0,82,ш — коэффициент гидравлических потерь, ш=0,15.
3.3 Расчет масляного радиатора
Масляный радиатор представляет собой теплообменный аппарат для охлаждения масла, циркулирующего в системе двигателя. Производят расчет водомасляного радиатора (определяют поверхности охлаждения).
Коэффициент теплопередачи от масла к воде определяется по формуле (3.14), :
(3.14)
где: — коэффициент теплоотдачи от масла к стенке радиатора,
д — толщина стенки радиатора, д=0,2 мм =0,0002 м
— коэффициент теплоотдачи от стенок радиатора к воде,
— коэффициент теплопроводности стенки радиатора,
Поверхность охлаждения масляного радиатора, омываемая водой определяется по формуле (3.15), :
(3.15)
где: — средняя температура масла в радиаторе, К,
— средняя температура воды в радиаторе, К.
3.4 Расчет подшипников
Расчет подшипников скольжения на основе гидродинамической теории смазки заключается в определении минимально допустимого зазора между валом и подшипником, при котором сохраняется надежное жидкостное трение. Расчет производят на режиме максимальной мощности.
Диаметральный зазор для подшипника, залитого свинцовой бронзой определяется по формуле (3.16), м:
(3.16)
где: — диаметр коренной шейки, м.
Коэффициент, учитывающий геометрию коренной шейки определяется по формуле (3.17):
(3.17)
где: — рабочая ширина коренного вкладыша, м.
Минимальная толщина масляного слоя определяется по формуле (3.18), м:
(3.18)
где: — среднее удельное давление на коренные шейки, МПа,
— относительный зазор, м.
Величина критического слоя масла определяется по формуле (3.19), м:
(3.19)
где: — величина неровностей поверхности шейки после чистого шлифования, м,
— величина неровностей поверхности вкладыша после алмазного растачивания, м.
Коэффициент запаса надежности подшипника определяется по формуле (3.20):
(3.20)
Заключение
В данном курсовом проекте представлены расчеты количества свежей смеси и продуктов сгорания, основных характеристик процессов работы двигателей — процесса впуска, сжатия, сгорания, расширения, Оценки показателей работы двигателей — индикаторных, механических и эффективных, расчет сил и моментов, действующих в кривошипно-шатунном механизме в зависимости от угла поворота коленчатого вала, расчет системы смазки. Расчеты сделаны для автомобильного двигателя, прототипом которого является двигатель ЯМЗ-240.
Список использованных источников
1. «Расчет автомобильных двигателей» — методические указания по курсовому проектированию. А. В. Олейников, В. М. Санников. Красноярск, КГТУ, 2002 г.
2. «Двигатели ЯМЗ-236, ЯМЗ-238» — Г. Д. Чернышев. Ярославль, 1977 г.
3. «Расчет автомобильных и тракторных двигателей» — А. И. Колчин, В. П. Демидов, Москва, «Высшая школа», 2002 г.
4. «Справочник конструктора машиностроителя» — В. И. Анурьев 1,2 т, Москва, «Машиностроение», 1978 г.
5. «Допуски и посадки» — справочник. В. Д. Мягков, М. А. Палей и др. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1982 г.