Тепловой, кинематический и динамический расчет двигателя. Расчет системы охлаждения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Ивановский государственный политехнический университет»

Кафедра «Автомобильного транспорта и дорог»

Курсовой проект

по дисциплине «Силовые агрегаты»

на тему: «Тепловой, кинематический и динамический расчет двигателя. Расчет системы охлаждения»

Выполнил:

Студент группы ЭТ-21 Ватагин Н.А.

Проверил:

Проф., д.т.н. Осадчий Ю.П.

Иваново

2021

Задание

к курсовому проекту по дисциплине «силовые агрегаты»

Студент Ватагин Н.А. курс 3 группа пЭТ-31

Выполнить тепловой, кинематический и динамический расчет поршневого двигателя по следующим исходным данным:

- модель СМД-14

- степень сжатия Е = 17

- температура охлаждающего воздуха Т0 = 320 К

- давление окружающей среды Р0 = 0,1 МПа

- температура остаточных газов Тг =750 К

- давление остаточных газов Рг =0,11 МПа

- коэффициент избытка воздуха

- коэффициент активного тепловыделения

- частота вращения коленчатого вала nн = 1800 мин-1

На основе результатов расчета построить:

- индикаторную диаграмму двигателя

- графики зависимости перемещения, скорости и ускорения поршня в функции угла поворота коленчатого вала

- графики зависимости силы инерции, общей силы, нормальной и тангенсальной сил, а также крутящего момента в функции угла поворота коленчатого вала.

Содержание

Введение

1. Тепловой расчет двигателя

1.1 Техническая характеристика двигателя

1.2 Определение параметров рабочего тела

1.3 Расчет составляющих рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания

1.3.1 Процесс впуска

1.3.2 процесс сжатия

1.3.3 Процесс сгорания

1.3.4 Процесс расширения

1.4 Расчет индикаторных показателей рабочего цикла двигателя

1.5 Расчет эффективных показателей работы двигателя

1.6 Определение размеров цилиндра двигателя и удельных показателей его работы

1.7 Построение индикаторной диаграммы

2. Кинематический расчет двигателя

3. Динамический расчет двигателя

4. Расчет системы охлаждения

Заключение

Библиографический список

Приложение

Введение

В курсовом проекте необходимо выполнить тепловой, кинематический, динамический расчет двигателя и расчет системы охлаждения.

Прототипом в расчете является двигатель СМД-14. Основные параметры двигателя необходимые при расчете приведены в первом разделе. Двигатель СМД-14 дизельный без наддува 4-х цилиндровый, рядный, 4-х тактный, с жидкостным охлаждением.

Данный двигатель устанавливается на колесные трактора семейства МТЗ.

1. Тепловой расчет двигателя

1.1 Техническая характеристика двигателя

Здесь в соответствии с индивидуальным заданием приводится полная техническая характеристика двигателя, предложенного в качестве прототипа и применяемого в нем топлива.

Техническая характеристика двигателя, заданные показателя его рабочего тела представлены в таблице 1.

Таблица 1

Техническая характеристика двигателя Д-65

Показатель	Параметр
Модель	СМД-14
Тип	дизельный 4-х тактный без наддува
Цилиндры/клапаны	R4/2
Расположение цилиндров	рядный
Число цилиндров	4
Порядок работы цилиндров	1-3-4-2
Система питания	дизель
Диаметр цилиндров	мм
Ход поршня	140 мм
Степень сжатия	18
Объем	л
Мощность	л.с.(53 кВт)
Крутящий момент	Нм
Радиус шатуна	мм
Длина шатуна	мм
Система охлаждения	жидкостная
Сухая масса двигателя	680 кг
Удельный расход топлива	г/(кВт ч)
Номинальная частота вращения коленчатого вала	1800 мин-1
Область применения	трактор
Используемое топливо	Дизельное топливо марки "Л" по ГОСТ 3050-82

1.2 Определение параметров рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха, требуемого для полного сгорания компонентов, входящих в состав 1 кг топлива

(1)

где C, H, O - количество углерода, водорода и кислорода (по массе),

содержащиеся в 1 кг топлива, принимаем С = 0,857 кг, Н = 0,133кг,

О =0,01кг;

- коэффициент, учитывающий массовую долю кислорода в составе воздуха, .

Количество воздуха в киломолях с учетом молекулярной массы

(2)

где - молекулярная масса воздуха ,

Количество горючей смеси (свежего заряда), которое должно быть подано в цилиндры двигателя, с учетом коэффициента избытка воздуха, молекулярной массы топлива и типа двигателя

расчет двигатель охлаждение

(3)

где - коэффициент избытка воздуха, ;

Общее количество продуктов сгорания топлива

(4)

1.3 Расчет составляющих рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания

1.3.1 Процесс впуска

Массовая плотность свежего заряда на впуске

(5)

где - газовая постоянная, для воздуха

Потери давления на впуске в двигатель

(6)

где - коэффициент потерь давления, ;

- скорость заряда на впуске,

Давление остаточных газов

 (7)

Давление в конце впуска

(8)

Коэффициент остаточных газов

где - температура подогрева свежего заряда,

Температура свежего заряда в конце впуска

(9)

Коэффициент наполнения цилиндров свежим зарядом

(10)

1.3.2 Процесс сжатия

Давление в конце такта сжатия

, (11)

МПа

где - показатель политропы сжатия, принимаем

Температура в конце такта сжатия

(12)

Средняя молярная теплоемкость заряда в конце сжатия без учета влияния остаточных газов

(13)

Число молей остаточных газов

(14)

Число молей газов в конце сжатия до начала процесса сгорания

(15)

.

1.3.3 Процесс сгорания

Средняя молярная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном объеме

, (16)

где - температура сгорания

Число молей газов после сгорания

(17)

Расчетный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

(18)

Количество теплоты передаваемой газам при сгорании 1 кг топлива

(19)

где - коэффициент использования теплоты,;

- низшая удельная теплота сгорания топлива,

Температура в конце сгорания

, (20)

где - степень повышения давления, принимаем

Для определения температуры сгорания и средней молярной теплоемкости совместно решаем уравнения (16) и (20)

+

где

Максимальное давление в конце сгорания

(21)

Степень предварительного расширения

(22)

1.3.4 Расчет процесса расширения

Степень последующего расширения

(23)

Давление в точке b индикаторной диаграммы

, (24)

где - показатель политропы расширения, принимаем

Температура в точке b индикаторной диаграммы

(25)

Расчетное значение температуры остаточных газов

(26)

Отклонение расчетного значения температуры от заданного



Поскольку относительная ошибка определения температуры менее 5%, расчеты выполнены верно.

1.4 Расчет индикаторных показателей рабочего цикла двигателя

Среднее индикаторное давление цикла для не скругленной индикаторной диаграммы

(27)

Среднее индикаторное давление цикла для скругленной индикаторной диаграммы

, (28)

где - коэффициент полноты индикаторной диаграммы, принимаем

Индикаторный КПД

 (29)

Индикаторный удельный расход топлива

(30)

1.5 Расчет эффективных показателей работы двигателя.

Средняя скорость поршня

, (31)

где - ход поршня (по прототипу),

Среднее давление механических потерь

, (32)

где - коэффициенты зависимости среднего давления механических

потерь в функции средней скорости поршня, ,

Среднее эффективное давление

 (33)

Механический КПД двигателя

(34)

Эффективный КПД двигателя

(35)

Эффективный удельный расход топлива

(36)

1.6 Определение размеров цилиндра двигателя и удельных показателей его работы.

Литраж двигателя

, (37)

где - коэффицент тактности двигателя, ;

- номинальная мощность (по прототипу),

Рабочий объем цилиндра

, (38)

где - число цилиндров,

Диамерт цилиндра

(39)

где - величина отношения хода поршня к диаметру цилиндра, , в=1,19

Диаметр цилиндра округляем до целого, и принимаем 112 мм.

Ход поршня

(40)

Ход поршня округляем до целого, и принимае 134 мм.

Площадь поршня

 (41)

Средняя фактическая скорость поршня

(42)

Отклонение скорости пошня от расчитанной ранее

Отклонение фактической скорости от расчетной находится в допустимых пределах.

Эффективная мощность

(43)

Эффективный крутящий момент

(44)

Часовой расход топлива

(45)

Удельная литровая мощность

(46)

Удельная поршневая мощность

(47)

Литровая масса двигателя

(48)

где - масса сухого (незаправленного) двигателя (по прототипу),

Удельная масса двигателя

, (49)

где - эффективная номинальная мощность двигателя,

1.7 Построение индикаторной диаграммы.

Индикаторную диаграмму строят в координатах: давления газов - угол поворота кривошипа . Для ее построения необходимо определить ординаты промежуточных точек политроп сжатия и расширения, расчет которых осуществляется ниже. Индикаторная диаграмма представленна в приложении на рис. 1.

Безразмерное перемещение поршня

, (50)

где - текущее значение угла поворота кривошипа, выбирается от 0 до 3600с интервалом 100;

- отношение радиуса кривошипа к длине шатуна,

Приведем пример расчета по формуле (50) для

Относительное значение высоты камеры сгорания в конце процесса сгорания

 (51)

Текущее значение степенисжатия

(52)

Приведем пример расчета по формуле (52) для

Текущее значение абсолютного давления на участке сжатия индикаторной диаграммы

(53)

Приведем пример расчета по формуле (53) для

Текущее значение степени послеующего расширения

(54)

Приведём пример расчёта по формуле (54) для

Текущее значение абсолютного давления научастке расширения индикаторной диаграммы

 (55)

Приведём пример расчёта по форуле (55) для

По полученным ординатам промежуточных точек политроп сжатия и расширения строят индикаторную диаграмму. Индикаторная диаграмма представленна в приложении 1.

Результаты полученных рассчётов по формулам (50), (52), (53), (54), (55) сведём в таблице 3.

Таблица 3

Индикаторные показатели двигателя

			МПа		МПа
0	0	18	4,570493	0,624922	13,54181
10	0,039315	13,49144	3,087961	0,833758	9,282098
20	0,15389	7,798752	1,465368	1,442358	4,527126
30	0,333975	4,688985	0,733601	2,39894	2,324786
40	0,564496	3,104402	0,41868	3,623434	1,354443
50	0,826672	2,242513	0,269025	5,016066	0,884571
60	1,1	1,73913	0,19039	6,467942	0,634023
70	1,364398	1,428869	0,145741	7,872378	0,490128
80	1,602229	1,231279	0,119036	9,135699	0,403308
90	1,8	1,104294	0,102657	10,18623	0,349712
100	1,949525	1,024417	0,092692	10,98048	0,316953
110	2,048438	0,977638	0,086983	11,50589	0,298128
120	2,1	0,954907	0,084244	11,77978	0,289081
130	2,112247	0,949663	0,083615	11,84483	0,287002
140	2,096585	0,95638	0,084421	11,76164	0,289665
150	2,066025	0,969764	0,086032	11,59931	0,294987
160	2,033275	0,98453	0,087818	11,42534	0,300884
170	2,008931	0,9958	0,089188	11,29603	0,305404
180	2	1	0,0897	11,24859	0,307093
190	2,008931	0,9958	0,089188	11,29603	0,305404
200	2,033275	0,98453	0,087818	11,42534	0,300884
210	2,066025	0,969764	0,086032	11,59931	0,294987
220	2,096585	0,95638	0,084421	11,76164	0,289665
230	2,112247	0,949663	0,083615	11,84483	0,287002
240	2,1	0,954907	0,084244	11,77978	0,289081
250	2,048438	0,977638	0,086983	11,50589	0,298128
260	1,949525	1,024417	0,092692	10,98048	0,316953
270	1,8	1,104294	0,102657	10,18623	0,349712
280	1,602229	1,231279	0,119036	9,135699	0,403308
290	1,364398	1,428869	0,145741	7,872378	0,490128
300	1,1	1,73913	0,19039	6,467942	0,634023
310	0,826672	2,242513	0,269025	5,016066	0,884571
320	0,564496	3,104402	0,41868	3,623434	1,354443
330	0,333975	4,688985	0,733601	2,39894	2,324786
340	0,15389	7,798752	1,465368	1,442358	4,527126
350	0,039315	13,49144	3,087961	0,833758	9,282098
360	0	18	4,570493	0,624922	13,54181
370	0,039315	13,49144	3,087961	0,833758	9,282098
380	0,15389	7,798752	1,465368	1,442358	4,527126
390	0,333975	4,688985	0,733601	2,39894	2,324786
400	0,564496	3,104402	0,41868	3,623434	1,354443
410	0,826672	2,242513	0,269025	5,016066	0,884571
420	1,1	1,73913	0,19039	6,467942	0,634023
430	1,364398	1,428869	0,145741	7,872378	0,490128
440	1,602229	1,231279	0,119036	9,135699	0,403308
450	1,8	1,104294	0,102657	10,18623	0,349712
460	1,949525	1,024417	0,092692	10,98048	0,316953
470	2,048438	0,977638	0,086983	11,50589	0,298128
480	2,1	0,954907	0,084244	11,77978	0,289081
490	2,112247	0,949663	0,083615	11,84483	0,287002
500	2,096585	0,95638	0,084421	11,76164	0,289665
510	2,066025	0,969764	0,086032	11,59931	0,294987
520	2,033275	0,98453	0,087818	11,42534	0,300884
530	2,008931	0,9958	0,089188	11,29603	0,305404
540	2	1	0,0897	11,24859	0,307093
550	2,008931	0,9958	0,089188	11,29603	0,305404
560	2,033275	0,98453	0,087818	11,42534	0,300884
570	2,066025	0,969764	0,086032	11,59931	0,294987
580	2,096585	0,95638	0,084421	11,76164	0,289665
590	2,112247	0,949663	0,083615	11,84483	0,287002
600	2,1	0,954907	0,084244	11,77978	0,289081
610	2,048438	0,977638	0,086983	11,50589	0,298128
620	1,949525	1,024417	0,092692	10,98048	0,316953
630	1,8	1,104294	0,102657	10,18623	0,349712
640	1,602229	1,231279	0,119036	9,135699	0,403308
650	1,364398	1,428869	0,145741	7,872378	0,490128
660	1,1	1,73913	0,19039	6,467942	0,634023
670	0,826672	2,242513	0,269025	5,016066	0,884571
680	0,564496	3,104402	0,41868	3,623434	1,354443
690	0,333975	4,688985	0,733601	2,39894	2,324786
700	0,15389	7,798752	1,465368	1,442358	4,527126
710	0,039315	13,49144	3,087961	0,833758	9,282098
720	0	18	4,570493	0,624922	13,54181

2. Кинематический расчет двигателя

Радиус кривошипа

R=S/2 (56)

Величина шатуна

Значение угла отклонения шатуна

(57)

Привдём пример расчёта по формуле (57) для ц=0°

Перемещение поршня

(58)

Приведём пример расчёта по формуле (58) для ц=0°

Поступательная скорость поршня

 (59)

где щ - угловая скорость,

Приведём пример расчёта по формуле (59) для ц=0°

Ускорение поступательного движения поршня

(60)

Приведём пример расчёта по формуле (60) для ц=0°

Результаты расчётов по формулам (57), (58), (59), (60) записываем в таблицу 4.

Таблица 4

Кинематические показатели двигателя

	, 0	, мм	, м/с	, м/с2
0	0	0	0	2967,006
10	23,04232	1,267997	2726,378	2895,159
20	11,70948	5,010719	5321,317	2685,03
30	8,020871	11,04896	7663,23	2352,302
40	6,249759	19,09891	9649,239	1921,33
50	5,253685	28,79292	11202,12	1422,681
60	4,655085	39,70546	12274,69	890,1017
70	4,296119	51,38188	12851,24	357,2489
80	4,103032	63,36708	12945,98	-145,443
90	4,041973	75,23139	12598,75	-593,401
100	4,103032	86,5916	11868,72	-969,787
110	4,296119	97,12526	10826,66	-1266,39
120	4,655085	106,5778	9546,983	-1483,5
130	5,253685	114,7624	8100,285	-1628,77
140	6,249759	121,5533	6547,402	-1715,24
150	8,020871	126,8753	4935,521	-1758,9
160	11,70948	130,6896	3296,736	-1775,89
170	23,04232	132,9808	1649,122	-1779,93
180	0	133,7447	0	-1780,2
190	-23,0423	132,9808	-1649,12	-1779,93
200	-11,7095	130,6896	-3296,74	-1775,89
210	-8,02087	126,8753	-4935,52	-1758,9
220	-6,24976	121,5533	-6547,4	-1715,24
230	-5,25368	114,7624	-8100,28	-1628,77
240	-4,65508	106,5778	-9546,98	-1483,5
250	-4,29612	97,12526	-10826,7	-1266,39
260	-4,10303	86,5916	-11868,7	-969,787
270	-4,04197	75,23139	-12598,8	-593,401
280	-4,10303	63,36708	-12946	-145,443
290	-4,29612	51,38188	-12851,2	357,2489
300	-4,65508	39,70546	-12274,7	890,1017
310	-5,25368	28,79292	-11202,1	1422,681
320	-6,24976	19,09891	-9649,24	1921,33
330	-8,02087	11,04896	-7663,23	2352,302
340	-11,7095	5,010719	-5321,32	2685,03
350	-23,0423	1,267997	-2726,38	2895,159
360	0	0	0	2967,006
370	23,04232	1,267997	2726,378	2895,159
380	11,70948	5,010719	5321,317	2685,03
390	8,020871	11,04896	7663,23	2352,302
400	6,249759	19,09891	9649,239	1921,33
410	5,253685	28,79292	11202,12	1422,681
420	4,655085	39,70546	12274,69	890,1017
430	4,296119	51,38188	12851,24	357,2489
440	4,103032	63,36708	12945,98	-145,443
450	4,041973	75,23139	12598,75	-593,401
460	4,103032	86,5916	11868,72	-969,787
470	4,296119	97,12526	10826,66	-1266,39
480	4,655085	106,5778	9546,983	-1483,5
490	5,253685	114,7624	8100,285	-1628,77
500	6,249759	121,5533	6547,402	-1715,24
510	8,020871	126,8753	4935,521	-1758,9
520	11,70948	130,6896	3296,736	-1775,89
530	23,04232	132,9808	1649,122	-1779,93
540	0	133,7447	0	-1780,2
550	-23,0423	132,9808	-1649,12	-1779,93
560	-11,7095	130,6896	-3296,74	-1775,89
570	-8,02087	126,8753	-4935,52	-1758,9
580	-6,24976	121,5533	-6547,4	-1715,24
590	-5,25368	114,7624	-8100,28	-1628,77
600	-4,65508	106,5778	-9546,98	-1483,5
610	-4,29612	97,12526	-10826,7	-1266,39
620	-4,10303	86,5916	-11868,7	-969,787
630	-4,04197	75,23139	-12598,8	-593,401
640	-4,10303	63,36708	-12946	-145,443
650	-4,29612	51,38188	-12851,2	357,2489
660	-4,65508	39,70546	-12274,7	890,1017
670	-5,25368	28,79292	-11202,1	1422,681
680	-6,24976	19,09891	-9649,24	1921,33
690	-8,02087	11,04896	-7663,23	2352,302
700	-11,7095	5,010719	-5321,32	2685,03
710	-23,0423	1,267997	-2726,38	2895,159
720	0	0	0	2967,006

По данным таблицы 4 построим графики зависимостей. Графики зависимостей представленны в приложении: рис. 2, 3, 4.

3. Динамический расчет двигателя

Текущее абсолютное значение давления газов в цилиндре (определяется по индикаторной диаграмме)

Для ц=0° давление в цилиндре Pц=0,13 МПа

Рабочее давление

(61)

Приведём пример расчёта по формуле (61) для Pц=0,13 МПа

Сила действующая на поршень

(62)

Приведём пример расчёта по формуле (62) для Pгм=0,03 МПа

Общая масса поступательно движущихся поршня и шатуна

(63)

где mn - масса поршня двигателя

(64)

mшт - масса шатуна, приведённая к поршню

(65)

 - коэффициенты, устанавливающие зависимость массы поршня и приведённой массы шатуна от площади поршня:

Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс

(66)

Приведём пример расчёта по формуле (66) для

Общая сила действующая на поршень

(67)

Приведём пример расчёта по формуле (67) для

Нормальная сила прижимающая поршень к стенкам цилиндра

(68)

Приведем пример расчета по формуле (68) для

Тангенсальные силы, действующие по касательной к окружности радиуса кривошипа

 (69)

Приведем пример расчета по формуле (69) для

Крутящий момент на кривошипе

(70)

Приведем пример расчета по формуле (70) для

Результаты динамического расчета по формулам (61) - (70) представим в виде таблицы 5.

Таблица 5

Динамические показатели двигателя

	, МПа	, МПа	, кН	, кН	, кН	, кН	, кН	, Н м
0	13,54181	13,44181	133,0739	-4,1857	128,8882	0	0	0
10	9,282098	9,182098	90,90277	-4,08435	86,81842	36,92794	51,44278	3440,099
20	4,527126	4,427126	43,82855	-3,78791	40,04064	8,298928	21,49315	1437,297
30	2,324786	2,224786	22,02538	-3,31851	18,70687	2,636028	11,6363	778,1469
40	1,354443	1,254443	12,41899	-2,71052	9,708472	1,063209	7,054951	471,7811
50	0,884571	0,784571	7,767249	-2,00705	5,760203	0,529662	4,753031	317,8464
60	0,634023	0,534023	5,286825	-1,25571	4,031114	0,328237	3,655165	244,4295
70	0,490128	0,390128	3,862268	-0,50399	3,358279	0,252281	3,242035	216,8025
80	0,403308	0,303308	3,002748	0,205183	3,207931	0,230118	3,199155	213,935
90	0,349712	0,249712	2,472152	0,837141	3,309293	0,233845	3,309293	221,3002
100	0,316953	0,216953	2,147832	1,368127	3,515958	0,252214	3,418747	228,6196
110	0,298128	0,198128	1,961469	1,786563	3,748032	0,281561	3,425698	229,0845
120	0,289081	0,189081	1,871897	2,092852	3,964749	0,322833	3,272157	218,8168
130	0,287002	0,187002	1,851324	2,297783	4,149107	0,381518	2,933165	196,1476
140	0,289665	0,189665	1,87768	2,41978	4,29746	0,47063	2,401831	160,6161
150	0,294987	0,194987	1,930367	2,48137	4,411737	0,621668	1,667488	111,5089
160	0,300884	0,200884	1,988755	2,505333	4,494088	0,931456	0,661786	44,25518
170	0,305404	0,205404	2,033505	2,511036	4,54454	1,933005	-1,11449	-74,5284
180	0,307093	0,207093	2,050219	2,511422	4,561641	0	0	0
190	0,305404	0,205404	2,033505	2,511036	4,54454	-1,93301	1,114488	74,52841
200	0,300884	0,200884	1,988755	2,505333	4,494088	-0,93146	-0,66179	-44,2552
210	0,294987	0,194987	1,930367	2,48137	4,411737	-0,62167	-1,66749	-111,509
220	0,289665	0,189665	1,87768	2,41978	4,29746	-0,47063	-2,40183	-160,616
230	0,287002	0,187002	1,851324	2,297783	4,149107	-0,38152	-2,93316	-196,148
240	0,289081	0,189081	1,871897	2,092852	3,964749	-0,32283	-3,27216	-218,817
250	0,298128	0,198128	1,961469	1,786563	3,748032	-0,28156	-3,4257	-229,084
260	0,316953	0,216953	2,147832	1,368127	3,515958	-0,25221	-3,41875	-228,62
270	0,349712	0,249712	2,472152	0,837141	3,309293	-0,23384	-3,30929	-221,3
280	0,403308	0,303308	3,002748	0,205183	3,207931	-0,23012	-3,19915	-213,935
290	0,490128	0,390128	3,862268	-0,50399	3,358279	-0,25228	-3,24204	-216,803
300	0,634023	0,534023	5,286825	-1,25571	4,031114	-0,32824	-3,65517	-244,43
310	0,884571	0,784571	7,767249	-2,00705	5,760203	-0,52966	-4,75303	-317,846
320	1,354443	1,254443	12,41899	-2,71052	9,708472	-1,06321	-7,05495	-471,781
330	2,324786	2,224786	22,02538	-3,31851	18,70687	-2,63603	-11,6363	-778,147
340	4,527126	4,427126	43,82855	-3,78791	40,04064	-8,29893	-21,4931	-1437,3
350	9,282098	9,182098	90,90277	-4,08435	86,81842	-36,9279	-51,4428	-3440,1
360	13,54181	13,44181	133,0739	-4,1857	128,8882	0	0	0
370	9,282098	9,182098	90,90277	-4,08435	86,81842	36,92794	51,44278	3440,099
380	4,527126	4,427126	43,82855	-3,78791	40,04064	8,298928	21,49315	1437,297
390	2,324786	2,224786	22,02538	-3,31851	18,70687	2,636028	11,6363	778,1469
400	1,354443	1,254443	12,41899	-2,71052	9,708472	1,063209	7,054951	471,7811
410	0,884571	0,784571	7,767249	-2,00705	5,760203	0,529662	4,753031	317,8464
420	0,634023	0,534023	5,286825	-1,25571	4,031114	0,328237	3,655165	244,4295
430	0,490128	0,390128	3,862268	-0,50399	3,358279	0,252281	3,242035	216,8025
440	0,403308	0,303308	3,002748	0,205183	3,207931	0,230118	3,199155	213,935
450	0,349712	0,249712	2,472152	0,837141	3,309293	0,233845	3,309293	221,3002
460	0,316953	0,216953	2,147832	1,368127	3,515958	0,252214	3,418747	228,6196
470	0,298128	0,198128	1,961469	1,786563	3,748032	0,281561	3,425698	229,0845
480	0,289081	0,189081	1,871897	2,092852	3,964749	0,322833	3,272157	218,8168
490	0,287002	0,187002	1,851324	2,297783	4,149107	0,381518	2,933165	196,1476
500	0,289665	0,189665	1,87768	2,41978	4,29746	0,47063	2,401831	160,6161
510	0,294987	0,194987	1,930367	2,48137	4,411737	0,621668	1,667488	111,5089
520	0,300884	0,200884	1,988755	2,505333	4,494088	0,931456	0,661786	44,25518
530	0,305404	0,205404	2,033505	2,511036	4,54454	1,933005	-1,11449	-74,5284
540	0,307093	0,207093	2,050219	2,511422	4,561641	0	0	0
550	0,305404	0,205404	2,033505	2,511036	4,54454	-1,93301	1,114488	74,52841
560	0,300884	0,200884	1,988755	2,505333	4,494088	-0,93146	-0,66179	-44,2552
570	0,294987	0,194987	1,930367	2,48137	4,411737	-0,62167	-1,66749	-111,509
580	0,289665	0,189665	1,87768	2,41978	4,29746	-0,47063	-2,40183	-160,616
590	0,287002	0,187002	1,851324	2,297783	4,149107	-0,38152	-2,93316	-196,148
600	0,289081	0,189081	1,871897	2,092852	3,964749	-0,32283	-3,27216	-218,817
610	0,298128	0,198128	1,961469	1,786563	3,748032	-0,28156	-3,4257	-229,084
620	0,316953	0,216953	2,147832	1,368127	3,515958	-0,25221	-3,41875	-228,62
630	0,349712	0,249712	2,472152	0,837141	3,309293	-0,23384	-3,30929	-221,3
640	0,403308	0,303308	3,002748	0,205183	3,207931	-0,23012	-3,19915	-213,935
650	0,490128	0,390128	3,862268	-0,50399	3,358279	-0,25228	-3,24204	-216,803
660	0,634023	0,534023	5,286825	-1,25571	4,031114	-0,32824	-3,65517	-244,43
670	0,884571	0,784571	7,767249	-2,00705	5,760203	-0,52966	-4,75303	-317,846
680	1,354443	1,254443	12,41899	-2,71052	9,708472	-1,06321	-7,05495	-471,781
690	2,324786	2,224786	22,02538	-3,31851	18,70687	-2,63603	-11,6363	-778,147
700	4,527126	4,427126	43,82855	-3,78791	40,04064	-8,29893	-21,4931	-1437,3
710	9,282098	9,182098	90,90277	-4,08435	86,81842	-36,9279	-51,4428	-3440,1
720	13,54181	13,44181	133,0739	-4,1857	128,8882	0	0	0

По данным таблицы 5 построим графики зависимостей. Графики зависимостей представленны в приложени: рис. 5, 6, 7, 8, 9

4. Расчет системы охлаждения двигателя.

Система охлаждения двигателя служит для обеспечения оптимального теплового режима путем принудительного отвода теплоты от нагретых деталей. В проектируемом двигателе применим жидкостную систему охлаждения.

Количество теплоты, передаваемое охлаждающей среде

, (71)

где - коэффициент пропорциональности, принимаем ;

Д - диаметр цилиндра, см;

- показатель степени, принимаем ;

Расход жидкости в системе охлаждения для отвода количества тепллоты, равной

, (72)

где - средняя теплоемкость охлаждающей жидкости, ;

- средняя плотность жидкости, ;

- перепад температуры жидкости при принудительной циркуляции,

Расчетная производительность насоса системы охлаждения

, (73)

где - объемный коэффициент полезного действия (подачи) насоса,

Радиус входного отверстия крыльчатки насоса

, (74)

где - скорость жидкости на входе в насос, ;

- радиус ступицы крыльчатки насосоа,

Окружная скорость потока жидкости на выходе из колеса

, (75)

где , - углы между направлением скорости жидкости и горизонтальной

или вертикальной плоскостями: , ;

- давление, создаваемое насосом, Па;

- гидравлический КПД насоса,

Радиус крыльчатки колеса на выходе из насоса

, (76)

где - частота вращения крыльчатки насоса, прнимаем

Окружная скорость при входе потока жидкости

(77)

Ширина лопатки на входе в насос

, (78)

Где - число лопаток на крыльчатке насоса, ;

- толщина лопатки крыльчатки на входе в насос, ;

- угол тангенс которого определяют по формуле (80)

(79)

Радиальная скорость потока на выходе из колеса насоcа

(80)

Ширина лопатки на выходе из насоса

, (81)

где - толщина лопаток на выходе из насоса,

Мощность, потребляемая насосом

, (82)

где - механический КПД насоса системы охлаждения,

Количество воздуха, проходящего через радиатор

, (83)

где - средняя теплоемкость воздуха, ;

- температурный перепад воздуха в решетке радиатора,

Массовый расход жидкости проходящей через радиатор

(84)

Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор

, (85)

где - расчетная температура воздуха на входе в радиатор,

Средняя температура охлаждающей жидкости в радиаторе

, (86)

где - температура охлаждающе жидкости на входе в радиатор,

;

- температура перепада,

Площадь поверхности охлаждения радиатора

, (87)

где - количество теплоты, отводимой от двигателя передавемого от

жидкости к охлаждающему воздуху, ;

- коэффициент теплоотдачи,

Плотность охлаждающего воздуха в радиаторе при его средней температуре

, (88)

где - атмосферное давление воздуха, ;

- удельная газовая постоянная для воздуха,

Производительность вентилятора

(89)

Площадь фронтовой поверхности радиатора

, (90)

где - скорость воздуха перед фронтом радиатора без учета скорости движения автомобиля, принимаем

Диаметр вентилятора

(91)

Окружная скорость вентилятора

, (92)

где - коэффициент, зависящей от формы лопастей вентилятора, для

плоских принимаем ;

- напор, создаваемый вентилятором,

Частота вращения вентилятора

(93)

Мощность, затрачиваемая на привод осевого вентилятора

, (94)

где - КПД вентилятора, для литого принимаем

Заключение

В данном курсовом проекте был выполнен тепловой, кинематический, динамический расчёт автомобильного двигателя. Все расчёты показали целесообразность данной конструкции. Было проведено сравнение рассчитанный параметров с двигателем автомобиля прототипа. Сравнение параметров приведено в пункте 1.8 (эффективный крутящий момент, эффективная мощность, расход топлива). Также по результатам теплового расчёта была построена индикаторная диаграмма для данного двигателя. По результатам кинематического и динамического расчётов аналогично были построены графики, по которым можно судить о кинематических и динамических характеристиках рассчитанного двигателя. В заключение проекта была рассчитанная система охлаждения с её тепловыми, геометрическими, кинематическими и силовыми параметрами.

При написании данного проекта было использовано методическое указание по её выполнению, а также, в незначительной мере учебная литература, список которой представлен в соответствующем разделе. Ссылки на литературу в тексте предусмотрены только для указания табличных величин.

Библиографический список

1. Масленников, В. А. Расчет двигателя внутреннего сгорания: Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Автомобильный двигатели» / В. А. Масленников, Ю. П. Осадчий, А. В. Постников. ИГАСУ: Иваново, 2006.-71с.

Приложение

Рис. 1. Индикаторная диаграмма двигателя

Рис.2. График зависимости перемещения в функции угла поворота коленчатого вала



Рис.3. График зависимости скорости поршня в функции угла поворота коленчатого вала

Рис. 4. График зависисмости ускорения поршня в функции угла поворота коленчатого вала



Рис.5. График зависимости силы инерции в функции угла поворота коленчатого вала

Рис.6. График зависимости общей силы в функции угла поворота коленчатого вала



Рис.7. График зависимости нормальной силы в функции угла поворота коленчатого вала

Рис.8. График зависимости тангенсальной силы в функции угла поворота коленчатого вала



Рис.9. График зависимости крутящего момента в функции угла поворота коленчатого вал

Размещено на Allbest.ru