21

Процесс впуска

Температура подогрева свежего заряда с целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном режиме принимается .

Потери давления на впуске , примем .

Давление в конце впуска составляет:

Коэффициент остаточных газов характеризует качество очистки цилиндра от продуктов сгорания и определяется по формуле:

Температура заряда в конце пуска определяется:

Коэффициент наполнения

Таблица2

Параметры	Значения
Pr, МПа	0,13
P0, МПа	0,1
Тr, K	1040
T0, K	293
зv	0,7828
е	9,8
?T, K	6
г	0,05316
Pa, МПа	0,085
Ta, К	336,5

Процесс сжатия

Для расчетов параметров в конце сжатия примем показатель политропы равный .

Давление в конце сжатия:

Температура в конце сжатия:

Определим среднюю теплоемкость в конце сжатия

а) свежей смеси (воздуха)

,

где



б) остаточных газов определяем методом интерполяции ,

в) рабочей смеси:

Таблица 3

Параметры	Значения
Tc, K	765,5
Pc, МПа	1,894

Процесс сгорания

Коэффициент молекулярного изменения горючей и рабочей смеси.

Определим теплоту сгорания рабочей смеси



Определим мольную теплоемкость продуктов сгорания

Температура в конце видимого процесса сгорания:

Примем , получим

Отсюда имеем

Отсюда

Максимальное давление сгорания теоретическое:

Максимальное давление сгорания теоретическое:

Определим степень повышения давления

Таблица 4

Параметры	Значения
м	1,05
м0	1,057
(mcv'), кДж/кг	22,02
(mcv''), кДж/кг	24,12
о	0,91
Tz, K	2900
Pz, МПа	7,5
л	3,959

Процесс расширения

Для определения параметров процесса расширения примем показатель политропы расширения

Определим давление :

Определим температуру:

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:

Погрешность составляет:

Таблица 5

Параметры	Значения
Pb	0,4
Tb	1530

Индикаторные параметры цикла

Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания характеризуется индикаторными показателями:

Среднее индикаторное давление теоретическое:

Среднее индикаторное давление действительное:

Примем , получим

Определим индикаторный КПД:

Где плотность воздуха на впуске двигателя.

Удельный расход топлива

Таблица 6

Параметры	Значения
Pi', МПа	1,1
Pi, МПа	1,08
зi	0,4
gi, г/кВт*ч	204,87
ц	0,98

Эффективные показатели двигателя

Эффективное давление определяется:

,

Где - среднее давление механических потерь. Для инжекторного двигателя составляет .

Механический КПД:

Эффективный КПД двигателя:

Определим эффективный удельный расход топлива:

Таблица 7

Параметры	Значения
?P, МПа	0,12
Pe, МПа	0,98
зм	0,89
зe	0,356
ge, г/кВт*ч	230,2

Основные параметры цилиндра и двигателя

Литраж двигателя:

Литраж одного цилиндра:

Примем соотношение хода поршня к диаметру и определим диаметр цилиндра.

Округлим до 80мм.

Определим ход поршня.

Определим основные параметры двигателя для полученных значений S и D.

Литраж двигателя:

Номинальная эффективная мощность

Номинальный крутящий момент

Часовой расход топлива

Таблица 8

Параметры	Значения
D, мм	80
S,мм	72
Vл, л	1,447
Ne,кВт	73
Me, Н?м	112,44
Gт, кг/ч	16,8

Тепловой баланс

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, не может быть полностью преобразовано в полезную механическую работу. В реальном двигателе потери тепла возрастают из-за трения, теплообмена, неполноты сгорания и других причин. В связи с эти эффективный КПД цикла имеет меньшее значение по сравнению с термическим КПД, который всегда остается меньше единицы вследствие передачи части тепла холодному источнику.

Распределение тепловой энергии топлива, сгорающего в двигателе, наглядно иллюстрируется составляющими внешнего теплового баланса, которые определяются при установившемся тепловом состоянии двигателя в процессе его испытаний. Приближенно составляющие теплового баланса можно найти аналитически по данным теплового расчета двигателя.

Тепловой баланс позволяет определить тепло, превращенное в полезную эффективную работу, т.е. установить степень достигнутого совершенства теплоиспользования и наметить пути уменьшения имевшихся потерь. Знание отдельных составляющих теплового баланса позволяет судить о теплонапряженности деталей двигателя, рассчитать схему охлаждения, выяснить возможность использования теплоты отработавших газов и т.д.

Тепловой баланс двигателя характеризует распределение тепловой энергии сгоревшего топлива. Приближенно, составляющие теплового баланса можно определить аналитически по данным теплового расчета двигателя.

Уравнение теплового баланса:

Q_o= Q_e + Q_г + Q_в + Q_н.с.+ Q_ост.

где Q_o - теплота, введенная в цилиндры двигателя с топливом при режиме номинальной нагрузки:

Q_e - теплота, превращенная в полезную (эффективную) работу

Q_г - теплота, потерянная с отработавшими газами,

где ,- молярные теплоемкости продуктов сгорания и свежего заряда, кДж/(кмоль·град.),

t_г , t_o - температура отработавших газов и свежего заряда, для расчета примем:

кДж/(кмоль·град),

кДж/(кмоль·град);

Q_в - теплота, передаваемая охлаждающей среде:

, Дж/с ,

где - коэффициент пропорциональности для 4-х тактных двигателей,

- эмпирический коэффициент, примем m=0,6

Q_ост - неучтенные потери теплоты:

Представим тепловой баланс в относительных единицах.



Знание абсолютных значений составляющих теплового баланса позволяет осуществить количественную оценку распределения теплоты в двигателе.

Величины отдельных составляющих теплового баланса двигателя не являются постоянными, а изменяются в процессе его работы в зависимости от нагрузки, быстроходности и других факторов.

Характер распределения теплоты, подводимой в цилиндр с топливом, в процессе превращения в полезную эффективную работу наглядно может быть представлен в виде кривых теплового баланса. Графические зависимости строятся на основании определения каждой составляющей в зависимости от частоты вращения, нагрузки, качества смеси и т.д.

Тепловой баланс

Посторенние индикаторной диаграммы

Индикаторная диаграмма ДВС строится с использованием данных теплового расчета, в выбранных масштабах. . В начале построения на оси абсцисс откладываем отрезок AB, соответствующий рабочему объему цилиндра, а по величине равный ходу поршня в масштабе M_S.

Масштабы диаграммы: масштаб хода поршня М_S=0,5мм в мм и масштаб давления М_Р=0,025 МПа в мм.

Величины в приведенном масштабе, соответствующему рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания.



Максимальная высота диаграммы (точка Z)

Ординаты характерных точек:

; ; ;

;

Построение политроп сжатия и расширения производится аналитическим или графическим методом. Построение политроп выполняем аналитическим методом, вычисляя 9 точек для промежуточных объемов, расположенных между V_c и V_a и между V_z и V_b по уравнению политропы . Для политропы сжатия , откуда

где P_x и V_x - давление и объем в искомой точке процесса сжатия.

Отношение V_a/V_x изменяется от 1 до . Для политропы расширения

Результаты расчета точек представлены в таблице 1.

Таблица 9

№ точек	OX, мм	OB/OX	Политропа сжатия	Политропа расширения
			n1	, мм	, МПа		, мм	, МПа
1 2 3 4 5 6 7 8 9	150 130 110 90 70 50 30 20 16,3	1,068 1,232 1,457 1,78 2,29 3,206 5,34 8,015 9,8	1,094 1,328 1,668 2,19 3,085 4,87 9,76 16,955 22,39	3,7 4,52 5,67 7,45 10,49 16,6 33,18 57,64 76,14	0,09 0,113 0,14 0,186 0,26 0,41 0,83 1,44 1,894	1,0878 1,3 1,62 2,09 2,88 4,44 8,54 14,35 8,56	17,4 20,89 25,9 33,47 46,2 71 136.5 229,6 300	0,435 0,52 0,65 0,837 1,155 1,78 3,4 5,74 7,5

Действительная или скругленная индикаторная диаграмма отличатся от расчетной за счет опережения зажигания или впрыска (т. сґ), повышение давления в конце сжатия (т. cЅ). Кроме того на рабочий процесс оказывает влияние период открытия и закрытия клапанов газораспределения (т. aґ aЅ bґ и rґ).

Для определения местоположения точек cґ, bґ, rґ, aґ и aЅ следует задаться фазами газораспределения и углом опережения зажигания (впрыска), а также соотношение радиуса кривошипа R к длине шатуна L_ш. значение данного соотношения. Примем .

В соответствии с принятыми фазами газораспределением и углом опережения зажигания (впрыска) определяют положение точек rґ, aґ, aЅ, cґ и bґ по формуле:

Результаты расчетов приводим в таблице 2

Таблица10

Обозначение точек	Положение точек	ц°		Расстояние точек от ВМТ (AX) мм.
rґ	18° до ВМТ	18	0,0625	4,5
aґ	25° после ВМТ	25	0,119	8,6
aЅ	60° после НМТ	120	1,607	115,7
cґ	35° до ВМТ	35	0,227	16,4
bґ	55° до НМТ	125	1,669	120,2

Положение точки с^” определяется из выражения

.

Построение внешних скоростных характеристик двигателя

Внешняя скоростная характеристика позволяет провести анализ и дать оценку мощностных, экономических и эксплуатационных показателей при работе двигателя с полной нагрузкой.

При построение внешней скоростной характеристики двигателя используют результаты испытаний двигателя на специальных стендах, а на стадии проектирования двигателя можно использовать результаты теплового расчета.

В курсовом проекте внешнюю скоростную характеристику двигателя стоим по результатам теплового расчета для режима номинальной нагрузки с использованием эмпирических зависимостей.

Построение кривых скоростей характеристики ведется в интервале от 1000 до 6500 мин^-1

Расчетные точки кривой эффективной мощности определяются по следующим эмпирическим зависимостям через каждые 1000 мин^-1-:



Где, N_eи n_N - номинальная эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала (мин^-1) при этой мощности (по результатам теплового расчета);

N_ex и n_x - эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала (мин^-1) в искомой точке на кривой скоростной характеристики двигателя.

По рассчитанным точкам в масштабе M_N строится кривая эффективной мощности.

Точки кривой эффективного крутящего момента (Н·м) определяются по формуле:

Расчетные точки кривой удельного эффективного расхода топлива q_e , г/(кВт·ч) определяются:

- для бензиновых двигателей:

где q_eN - удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности принимается из теплового расчета, г/(кВт·ч).

Часовой расход топлива для расчетных точек, кг/ч:

;

Значение параметров скоростной характеристики рассчитываем по приведенным выше формулам и заносим в таблицу 3.

Таблица 11

Частота вращения коленчатого вала, мин-1	Параметры внешней скоростной характеристики
	Nex, кВт	Mex, Н·м	qex , г/(кВт·ч)	GT, кг/ч
1000	13,36	127,65	243,9	3,26
2000	28,7	137	221,15	6,35
3000	44,14	140,5	207,97	9,2
4000	57.87	138,185	204,38	11,8
5000	68,06	130	210,4	14,3
6200	73	112,44	230,2	16,8
6500	72,65	106,7	237,3	17,2

Кинематический расчет КШМ

Цель кинематического расчета - определение перемещения, скорости и ускорения поршня от угла поворота коленчатого вала. Кинематический расчет выполняется только для двигателя с центральным КШМ.

Для расчета примем л=0,25 R=36мм.

Перемещение поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала

, мм

Расчет S_x производим аналитически через каждые 30° для одного оборота коленчатого вала, результаты расчета заносим в таблицу 12

Скорость поршня является переменной величиной и при постоянной частоте вращения коленчатого вала зависит от ц и л.

V_n=R, м/с;

где , с^-1. Результаты расчеты V_n заносим в таблицу 12.

Ускорение поршня:

, м²/с;

Результаты расчета j_n заносим в таблицу 12.

По данным результатам таблицы 12 строим графически S_x, V_n и j.

Таблица 12

°		Sx, мм		Vп, м/с		j, м/с2
0	0	0	0	0	1,25	18954,045
30	0,1653	-5,9508	0,6083	14,22	0,991	15026,7669
60	0,5938	-21,38	0,9743	22,77	0,375	5686,2135
90	1,125	-40,5	1	23,37	-0,25	-3790,809
120	1,5938	-57,38	0,7577	17,7	-0,625	-9477,0225
150	1,8973	-68,3	0,3917	9,15	-0,741	-11235,958
180	2	-72	0	0	-0,75	-11372,427
210	1,8973	-68,3	-0,3917	-9,1	-0,741	-11235,958
240	1,5938	-57,38	-0,7577	-17,7	-0,625	-9477,0225
270	1,125	-40,5	-1	-23,37	-0,25	-3790,809
300	0,5938	21,38	-0,9743	-22,77	0,375	5686,2135
330	0,1653	-5,9508	-0,6083	-14,22	0,991	15026,7669
360	0	0	0	0	1,25	18954,045



Динамический расчет двигателя

Цель динамического расчета определение сил и моментов, действующих в КШМ, и установление закономерностей их изменения за рабочий цикл двигателя. Во время работы двигателя на детали КШМ действуют силы давления газов в цилиндре, силы инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся масс. В течение каждого рабочего цикла (720°) силы, действующие в КШМ, непрерывно изменяются по величине и направлению. Характер изменения этих сил по углу поворота коленчатого вала, их величины определяют для ряда отдельных положений вала (рекомендуется через каждые 30°).

Определение сил давления газов.

Индикаторную диаграмму полученную в тепловом расчете , развертываем по углу поворота кривошипа по методу Брикса.

Поправка Брикса

Избыточное давление газов, приложенное к поршню, МПа

, (2.4)

где P_О - давление окружающей среды, P_О = 0,1 МПа;

P_Ц - текущее значение давления газов в цилиндре принимается по индикаторной диаграмме, МПа.

Сила давления газов в цилиндре КШМ, кН.

P_г=,

Площадь дна поршня.

Приведение масс частей КШМ

Масса поршневой группы (для поршня из алюминиевого сплава принято )

Масса шатуна (для стального кованного шатуна принято

Масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов (для литого чугунного вала принято ).

Масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:

Масса шатуна сосредоточенная на оси кривошипа:

Массы, совершающие возвратно-поступательное движение:

Массы совершающие вращательное движение:

Удельные и полные силы инерции

Из таблицы 12 переносим значения j в таблицу 13 и определяем значения удельной силы инерции возвратно-поступательно движущих масс

Центробежная сила инерции вращающих масс

Центробежная сила инерции вращающихся масс шатуна

Удельные суммарные силы

Удельная сила (МПа), сосредоточенная на оси пальца

Удельная нормальная сила

.

Значения определяем для и заносим в таблицу14.

Удельная сила действующая вдоль шатуна



Удельная сила действующая по радиусу кривошипа

Удельная и полная тангенциальные силы в МПа и кН:

По данным таблицы строим графики изменения удельных сил ,,,,и в зависимости от изменения угла поворота коленчатого вала .

Крутящие моменты

Крутящий момент одного цилиндра равен

Период изменения крутящего момента четырехтактного двигателя с равными интервалами между вспышками

Осуществляем табличным методом суммирование значений крутящих моментов всех четырех цилиндров двигателя через каждые 30 градусов угла поворота коленчатого вала и по полученным данным (таблица13) строим кривую в масштабе .

Средний крутящий момент двигателя:

По данным теплового расчета

По площади заключенной под кривой

Ошибка

Максимальный и минимальный крутящие моменты.

Таблица13

	Цилиндры
	1-й	2-й	3-й	4-й
	кривошипа		кривошипа		кривошипа		кривошипа
0 30 60 90 120 150 180	0 30 60 90 120 150 180	0 -231,84 -141,48 92,7 178,92 109,44 0	180 210 240 270 300 330 360	0 -109,44 -178,92 -113,4 103,68 150,66 0	360 390 420 450 480 510 540	0 186,3 89,64 203,4 228,6 127,8 0	540 570 600 630 660 690 720	0 -112,24 -185,04 -100,8 133,2 226,8 0	0 -267,22 -415,8 81,9 644,4 614,7 0

Таблица14

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 370 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720	0,013 -0,015 -0,015 -0,015 -0,015 -0,015 -0,015 -0,015 -0,015 0,1 0,2 0,725 2,11 6,375 3,8 1,3 0,6 0,35 0,25 0,1 0,025 0,03 0,03 0,03 0,03 0,013	18954 15027 5686 -3791 -9477 -11236 -11372 -11236 -9477 -3790 5686 15027 18954 18348 15027 5686 -3791 -9477 -11236 -11372 -11236 -9477 -3790 5686 15027 18954	-2,65 -2,1 -0,79 0,53 1,33 1,57 1,59 1,57 1,33 0,53 -0,79 -2,1 -2,65 -2,56 -2,1 -0,79 0,53 1,33 1,57 1,59 1,57 1,33 0,53 -0,79 -2,1 -2,65	-2,637 -2,115 -0,805 0,515 1,315 1,555 1,575 1,555 1,315 0,63 -0,59 -1.375 -0,54 3,815 1,7 0,51 1,13 1,68 1,82 1,69 1,595 1,36 0,56 -0,76 -2,07 -2,637	0 0,126 0,22 0,256 0,22 0,126 0 -0,126 -0,22 -0,256 -0,22 -0,126 0 0,043 0,126 0,22 0,256 0,22 0,126 0 -0,126 -0,22 -0,256 -0,22 -0,126 0	0 -0,254 -0,177 0,132 0,29 0,196 0 -0,196 -0,289 -0,16 0,13 0,173 0 0,16 0,21 0,11 0,289 0,37 0,23 0 -0,2 -0,29 -0,14 0,167 0,26 0	1 1,008 1,024 1,032 1,024 1,008 1 1,008 1,024 1,032 1,024 1,008 1 1,001 1,008 1,024 1,032 1,024 1,008 1 1,008 1,024 1,032 1,024 1,008 1	-2,637 -2,13 -0,82 0,53 1,346 1,567 1,575 1,567 1,346 0,65 -0,6 -1,386 -0,54 3,819 1,71 0,52 1,166 1,72 1,83 1,69 1,6 1,39 0,58 -0,778 -2,086 -2,637	1 0,803 0,309 -0,256 -0,691 -0,929 -1 -0,929 -0,691 -0,256 0,309 0,803 1 0,977 0,803 0,309 -0,256 -0,691 -0,929 -1 -0,929 -0,691 -0,256 0,309 0,803 1	-2,637 -1,698 -0,248 -0,13 -0,9 -1,444 -1,575 -1,444 -0,9 -0,16 -0,182 -1,1 -0,54 3,72 1,365 0,15 -0,28 -1,16 -1,69 -1,69 -1,48 -0,939 -0,14 -0,2348 -1,662 -2,637	0 0,609 0,976 1 0,756 0,391 0 -0,391 -0,756 -1 -0,976 -0,609 0 0,216 0,609 0,976 1 0,756 0,391 0 -0,391 -0,756 -1 -0,976 -0,609 0	0 -1,288 -0,786 0,515 0,994 0,608 0 -0,608 -0,994 -0,63 0,576 0,837 0 0,824 1,035 0,498 1,13 1,27 0,71 0 -0,6236 -1,028 -0,56 0,74 1,26 0	0 -6,44 -3,93 2,575 4,97 3,04 0 -3,04 -4,97 -3,15 2,88 4,185 0 4,12 5,175 2,49 5,65 6,35 3,55 0 -3,118 -5,14 -2,8 3,7 6,3 0	0 -231,84 -141,48 92,7 178,92 109,44 0 -109,44 -178,92 -113,4 103,68 150,66 0 148,32 186,3 89,64 203,4 228,6 127,8 0 -112,24 -185,04 -100,8 133,2 226,8 0

Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала

Для проведения расчета результирующей силы, действующей на шатунную шейку рядного двигателя, составляем таблицу 15 в которую из таблицы 14 переносим значения силы Т.

Суммарная сила, действующая на шатунную шейку по радиусу кривошипа:

Результирующая сила R_Ш.Ш., действующая на шатунную шейку, подсчитываем графическим сложением векторов сил T и P_k при построении полярной диаграммы . Масштаб сил на полярной диаграмме для суммарных сил Значения для R_Ш.Ш для различных ц и по ним строим диаграмму R_Ш.Ш в прямоугольных координатах.

Таблица15

	Полные силы, kH
	T	K	Pk	RШ.Ш.
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 370 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720	0 -6,44 -3,93 2,575 4,97 3,04 0 -3,04 -4,97 -3,15 2,88 4,185 0 4,12 5,175 2,49 5,65 6,35 3,55 0 -3,118 -5,14 -2,8 3,7 6,3 0	-13,185 -8,49 -1,24 -0,65 -4,5 -7,22 -7,875 -7,22 -4,5 -0,8 -0,91 -5,5 -2,7 18,6 6,825 0,75 -1,4 -5,8 -8,45 -8,45 -7,4 -4,695 -0,7 -1,174 -8,31 -13,1	-21,523 -16,828 -9,578 -8,988 -12,838 -15,558 -16,213 -15,558 -12,838 -9,138 -9,248 -13,838 -11,038 10,262 -1,513 -7,588 -9,738 -14,138 -16,788 -16,788 -15,738 -13,033 -9,038 -9,512 -16,648 -21,523	21,523 18,01819 10,35292 9,349587 13,76645 15,85222 16,213 15,85222 13,76645 9,665689 9,686068 14,45699 11,038 11,05817 5,391641 7,986103 11,25838 15,49857 17,15924 16,788 16,0439 14,00995 9,461789 10,20628 17,80017 21,523

По полярной диаграмме строим диаграмму износа шатунной шейки . Сумму сил , действующих по каждому лучу диаграммы износа (от 1 до 12), определяем с помощью таблицы 16. По данным таблицы 16 в масштабе по каждому лучу откладываем величину суммарных сил от окружности к центру. По лучам 4 и 5 силы не действуют, а по луча 6,7,8 действуют только в интервале .

По диаграмме износа определяем расположение оси масляного отверстия ().

Уравновешивание двигателя

Силы и моменты, действующие в КШМ, непрерывно изменяются и, если они неуравновешенны, вызывают сотрясение и вибрацию двигателя, передаваемое раме автомобиля.

Условия уравновешенности двигателя с любым числом цилиндров:

а) результирующие силы инерции первого порядка и их моменты равны нулю:

 и

б) результирующие силы инерции второго порядка и их моменты равны нулю:

и

в) результирующие центробежные силы инерции и их моменты равны нулю:

и

Схема сил инерции, действующих в КШМ четырехцилиндрового рядного двигателя, показана на схеме.

Порядок работы двигателя 1 - 3 - 4 - 2 или 1 - 2 - 4 - 3. Промежутки между вспышками 180?.

Схема сил инерции, действующих в четырехцилиндровом рядном двигателе

Коленчатый вал имеет кривошипы расположенные под углом 180?.Как видно из схемы

; ; ; ; ;

Следовательно, для данного двигателя неуравновешенными являются силы инерции второго порядка P_jII, которые из-за сложности их уравновешивания остаются неуравновешенными. Некоторые двигатели имеют коленчатые валы с противовесами для уменьшения центробежных сил, действующие на коренные подшипники.

Таблица16

Rш.ш. i	Значение Rш.ш. i , кН, для лучей
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Rш.ш. 0 Rш.ш. 30 Rш.ш. 60 Rш.ш. 90 Rш.ш. 120 Rш.ш. 150 Rш.ш. 180 Rш.ш. 210 Rш.ш. 240 Rш.ш. 270 Rш.ш. 300 Rш.ш. 330 Rш.ш.360 Rш.ш.370 Rш.ш. 390 Rш.ш. 420 Rш.ш. 450 Rш.ш. 480 Rш.ш. 510 Rш.ш. 540 Rш.ш. 570 Rш.ш. 600 Rш.ш. 630 Rш.ш. 660 Rш.ш. 690 Rш.ш. 720 ?Rш.ш.i	21,523 18,01819 10,35292 9,349587 13,76645 15,85222 16,213 15,85222 13,76645 9,665689 9,686068 14,45699 11,038 - - 7,986103 11,25838 15,49857 17,15924 16,788 16,0439 14,00995 9,461789 10,20628 17,80017 21,438 337,1912	21,523 18,01819 10,35292 9,349587 13,76645 15,85222 16,213 15,85222 13,76645 9,665689 9,686068 14,45699 11,038 - - 7,986103 - 15,49857 17,15924 16,788 16,0439 14,00995 9,461789 10,20628 17,80017 21,438 325,9328	21,523 18,01819 10,35292 - - - 16,213 15,85222 13,76645 9,665689 - - 11,038 - - - - - - 16,788 16,0439 14,00995 9,461789 - - 21,438 194,1711	- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -	- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -	- - - - - - - - - - - - - 11,0817 - - - - - - - - - - - - 11,0817	- - - - - - - - - - - - - 11,0817 - - - - - - - - - - - - 11,0817	- - - - - - - - - - - - - 11,0817 - - - - - - - - - - - - 11,0817	- - - - - - - - - - - - - 11,0817 5,391641 - - - - - - - - - - - 16,473341	- - - - - - - - - - - - - - 5,391641 - 11,25838 - - - - - - - - - 16,650021	21,523 - - 9,349587 13,76645 15,85222 16,213 - - - 9,686068 14,45699 11,038 11,05817 5,391641 7,986103 11,25838 15,49857 17,15924 16,788 - - - 10,20628 17,80017 21,438 246,4699	21,523 18,01819 10,35292 9,349587 13,76645 15,85222 16,213 15,85222 13,76645 9,665689 9,686068 14,45699 11,038 11,05817 5,391641 7,986103 11,25838 15,49857 17,15924 16,788 16,0439 14,00995 9,461789 10,20628 17,80017 21,438 353,641

Расчет маховика

Основное назначение маховика - обеспечение равномерности хода двигателя и создание необходимых условий для преодоления кратковременных перегрузок и облегчения трогания автомобиля с места.

Расчет маховика сводится к определению момента инерции J_m и основных размеров.

Для расчетов можно принять:

J_m = (0,8…0,9)J₀, где J₀ - момент инерции движущихся масс КШМ, приведенных к оси коленчатого вала. кг м²;

где L_изб - избыточная работа крутящего момента, определяемая по графику крутящего момента двигателя

Дж,

где F_абс - площадь над прямой среднего крутящего момента в мм²,

М_м - масштаб кривой М_кр, Н?м в мм,

М_ц = 4р/iОА, рад в мм - масштаб угла поворота.

Коэффициент неравномерности хода принимается по рекомендации:

д = 0,01…0,02.

Из уравнения момента инерции маховика:

принимаемая по рекомендации, D_ср = (2…3)S, получим:

где D_ср - диаметр окружности, проведенной через центр тяжести сечения маховика, м

S - ход поршня, м,

m - расчетная масса маховика, кг.

Расчет шатунной группы

Расчет поршневой головки шатуна

Из теплового расчета:

Определим основные размеры головки шатуна:

Длина поршневой головки с плавающим пальцем:

Внутренний диаметр поршневой головки шатуна.

Без втулки:

С втулкой: .

Наружный диаметр головки: .

Радиальная толщина стенки головки:

Радиальная толщина стенки втулки:

Материал шатуна - углеродистая сталь 45Г2; Е_ш=2,2?10⁵МПа; б_г=1?10^-51/К;

Материал втулки - бронза; Е_в=1,15?10⁵МПа; б_г=1,8?10^-51/К.

Предел прочности , пределы усталости при изгибе и растяжении - сжатии . Предел текучести .

Коэффициенты приведения при изгибе и растяжении- растяжении сжатии .

Определяем при изгибе:

При растяжении-сжатии:

Расчет сечения I-I. Максимальное напряжения пульсирующего цикла.

Где масса части головки выше сечения I-I:



Среднее напряжение и амплитуда напряжений

- эффективный коэффициент концентрации напряжений. - определены по таблице.

Так как , то запас прочности определяется по пределу усталости

Напряжения от запрессованной втулки

- натяг посадки бронзовой втулки

- температурный натяг.

- средний нагрев головки и втулки.

Суммарный натяг:

Удельное давление на поверхности соприкосновения втулки с головкой.



Напряжение от суммарного натяга на внутренней поверхности головки.

Напряжение от суммарного натяга на наружной поверхности головки

Расчет сечения А-А на изгиб.

Максимальная сила, растягивающая головку на номинальном режиме работы двигателя.

.

Нормальная сила и изгибающий момент

Где - угол заделки.

Средний радиус головки:



Нормальная сила и изгибающий момент в расчетном сечении от растягивающей силы.

Напряжение на внешнем волокне от растягивающей силы:

Где

- площадь поперечного сечения головки шатуна

- площадь поперечного сечения втулки.

Суммарная сила, сжимающая головку:

Нормальная сила и изгибающий момент в расчетном сечении от сжимающей силы:

Напряжение на внешнем волокне от сжимающей силы:

Максимальное и минимальное напряжение асимметричного цикла:

Среднее напряжение и амплитуда напряжений

Так как , то запас прочности определяется по пределу текучести

Расчет кривошипной головки шатуна

Из динамического расчета и расчета поршневой головки шатуна имеем:

Определим основные размеры кривошипной головки шатуна:

Диаметр шатунной шейки:

Толщина стенки вкладыша:

Расстояние между шатунными болтами:

Длина кривошипной головки

Максимальная сила инерции:

Момент сопротивления расчетного сечения

Где - внутренний радиус кривошипной головки шату

Заключение

В данном курсовом проекте представлен расчет ,бензинового ижекторного двигателя. В ходе расчетов был определен рабочий объем двигателя, который составляет 1,447л. Диаметр цилиндра составляет 80мм а ход поршня 72 мм. Двигатель по расчетам получился мощностью 73 кВт при 6200 мин^-1 и крутящем моменте в 112,44 Н?м Двигатель обладает хорошей топливной экономичностью - расход топлива 16,8 кг топлива в час при 6200 об/мин.. Двигатель с такими показателями можно использовать на легковых автомобилях среднего класса.

Библиографический список

1. Богатырев А.В. Автомобили/А.В. Богатырев.- М.: Колос,2001.-496 с.

2. Колчин А.И. Расчёт автомобильных и тракторных двигателей: учебное пособие для вузов/А.И.Колчин. - М.: Высшая школа, 2002.- 496с.

3. Методические указания: «Программа, методические указания, задания на контрольные работы и курсовой проект для студентов специальности 190601 « Автомобили и автомобильное и автомобильное хозяйство», Сыктывкар 2007г.