Тепловой расчет двигателя КАМАЗ-740.10

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Тепловой расчет двигателя

1.1 Исходные данные

1.2 Топливо

1.3 Параметры рабочего тела

1.4 Параметры окружающей среды и остаточные газы

1.5 Процесс впуска

1.6 Процесс сжатия

1.7 Процесс сгорания

1.8 Процесс расширения

1.9 Индикаторные параметры рабочего цикла дизеля

1.10 Эффективные показатели дизеля

1.11 Основные размеры цилиндра и удельные параметры двигателя

2. Построение индикаторных диаграмм

3. Динамический расчет

4. Кинематический расчёт

5. Уравновешивание двигателя

Вывод

Литература



Введение

На наземном транспорте наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели отличаются от других типов компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства. В настоящее время особое внимание уделяется снижению токсичности выбрасываемых в атмосферу газов, вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателей.

Успешное применение двигателей внутреннего сгорания, разработка опытных конструкций, повышение мощностных и экономических показателей стали возможны в значительной мере благодаря исследованиям и разработке теории рабочих процессов в двигателях.

1. Тепловой расчет двигателя

1.1 Исходные данные

- тип двигателя: 4-х тактный, 8- цилиндровый V-образный дизель без турбонаддува;

- частота вращения коленчатого вала n=2300 мин-1;

- степень сжатия е=17;

- расчётная эффективная мощностьNe=147 кВт;

- коэффициент избытка воздуха б=1,34;

Дизельное топливо «Л» ГОСТ 305-82. Средний элементарный состав: С=85,7%, Н=13,3%, О=1%.

1.2 Топливо

Определяем низшую теплоту сгорания топлива

Qн= 33,91ЕС+125,60 ЕН?10,89 Е--(O? S)? 2,51Е (9 ЕН+W) (1.1)

Qн= 33,91Е0,857 +125,60 Е0,133 ?10,89 Е0,01? 2,51Е9 Е0,133 =

=42,5 МДж/кг = 42500 кДж/кг.

1.3 Параметры рабочего тела

Определяем теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

, (1.2)

L0 = l0/мB = 14,52/28,96=0,501кмоль. (1.3)

Определяем количество свежего заряда

М1=бЕLо=1,34Е0,501 = 0,671кмоль.(1.4)

Определяем общее количество продуктов сгорания

(1.5)

1.4 Параметры окружающей среды и остаточные газы

Принимаем атмосферные условия: р0 = 0,1МПа,Т0 = 293К.

Принимаем давление наддувочного воздуха: рк= р0=0,1 МПа.

Определяем температуру воздуха за компрессором: Тк = Т0 = 293 К.

Определяем давление и температуру остаточных газов

pr=(1,05...1,25)Еpо=1,1Е0,1=0,11 МПа.(1.6)

Принимаем Тr = 800К.

1.5 Процесс впуска

Принимаем температуру подогрева свежего заряда Дt=30єС

Определяем плотность заряда на впуске, кг/м3

,(1.7)

где Rв - удельная газовая постоянная для воздуха, Rв=287 Дж/кг·град.

В соответствии со скоростным режимом работы двигателя и качеством обработки внутренней поверхности принимаем коэффициент (в2 + овп)= 2,5 [1], а скорость движения заряда щвп = 80 м/с [1].

Определяем потери давления на впуске в двигатель, Мпа

(1.8)

Определяем давление в конце впуска, Мпа

(1.9)

Определяем коэффициент остаточных газов

, (1.10)

Определяем температуру в конце впуска, К

(1.11)

Определяем коэффициент наполнения



(1.12)

1.6 Процесс сжатия

Определяем показатель адиабаты сжатия k1 в функции и Та, по номограмме k1=1,369 [1].

Определяем показатель политропы сжатия n1 в зависимости от k1, который устанавливается в пределах

n1=(k1+0,02)...(k1-0,02)=1,371…1,367, принимаем n1= 1,368.

Определяем давление в конце сжатия, Мпа

. (1.13)

Определяем температуру в конце сжатия, К

(1.14)

Определяем среднюю молярную теплоемкость заряда (воздуха) в конце сжатия (без учета влияния остаточных газов), кДж/(кмоль·град)

(1.15)

Определяем число молей остаточных газов, кмоль

(1.16)



Определяем число молей газов в конце сжатия до сгорания, кмоль

(1.17)

1.7 Процесс сгорания

Определяем среднюю молярную теплоемкость продуктов сгорания в дизеле при постоянном объеме, при 1, кДж/(кмоль·град)

(1.18)

Определяем число молей газов после сгорания, кмоль

(1.19)

Определяем расчетный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

(1.20)

Принимаем коэффициент использования теплоты о=0,7 - 0,9 [1].

Тогда количество теплоты, передаваемое газом на участке cz'z индикаторной диаграммы при сгорании 1кг топлива определится, как

(1.21)



Принимаем степень повышения давления в пределах =1,2- 2,5[1].

Температуру в конце сгорания определяем из уравнения сгорания

(1.22)

Подставляем имеющиеся значения величин, решаем полученное квадратное уравнение относительно Tzи находим его значение, Tz= 2366,3 К.

Определяем давление в конце процесса сгорания, Мпа

(1.23)

Определяем степень предварительного расширения

(1.24)

1.8 Процесс расширения

Определяем степень последующего расширения

(1.25)



Показатель политропы расширения дизеля определяем по номограмме [1], учитывая, что его значение незначительно отличается от значения показателя адиабаты расширения k2.

Определение показателя политропы расширения производим следующим образом: по имеющимся значениям д и ТZ определяем точку пересечения. Через полученную точку проводим горизонталь до пересечения с вертикалью, опущенной из точки б=1, получая какое-то значение k2. Далее двигаемся по этой кривой k2 до пересечения с вертикалью, опущенной из заданного значения б. Ордината точки пересечения дает искомое значение

n2 = k2=1,271.

Определяем давление процесса расширения, Мпа

(1.26)

Определяем температуру процесса расширения, К

(1.27)

Проверяем правильность ранее принятого значения температуры остаточных газов (погрешность не должна превышать 5% для нормального скоростного режима).

(1.28)

Погрешность



(1.29)

1.9 Индикаторные параметры рабочего цикла дизеля

Определяем среднее индикаторное давление цикла для не скругленной индикаторной диаграммы, Мпа

(1.30)

Принимаем коэффициент полноты индикаторной диаграммы н = 0,92 --0,95[1].

Определяем среднее индикаторное давление цикла для скругленной индикаторной диаграммы, Мпа

(1.31)

Определяем индикаторный КПД

(1.32)

Определяем индикаторный удельный расход топлива, г/кВт·ч

(1.33)

1.10 Эффективные показатели дизеля

Принимаем предварительно среднюю скорость поршня в пределахWп.ср=7,0 - 13,0м/с [1]для автомобильного дизеля, то есть Wп.ср= 9,0 м/с.

Определяем среднее давление механических потерь, Мпа

(1.34)

учитывая, чтоа = 0,089, b= 0,0118для дизелей с неразделенными КС (камерами сгорания) [1].

Определяем среднее эффективное давление, Мпа

(1.35)

Определяем механический КПД

(1.36)

Определяем эффективный КПД

(1.37)

Определяем эффективный удельный расход топлива, г/кВт·ч

(1.38)

1.11 Основные размеры цилиндра и удельные параметры двигателя

Исходя из величин эффективной мощности, частоты вращения коленчатого вала, среднего эффективного давления и числа цилиндров определяем рабочий объем одного цилиндра, л

(1.39)

где фдв - число тактов двигателя, фдв = 4;

i - число цилиндров,i= 8;

Рассчитываем значение =S/D=120/120=1,0 в соответствии со стандартным значением диаметра и хода поршня.

Определяем диаметр цилиндра, мм

(1.40)

Округляем полученный диаметр до четного числа, принимаем D = 120 мм.

Определяем ход поршня, мм

S=D·= 120·1,0 = 120мм.(1.41)

Определяем площадь поршня, см2

Fп=·D2/4 = 3,14·1202/4 = 11304 мм2= 113 см2. (1.42)

Определяем рабочий объем цилиндра, л

Vh=·D2·S/4=3,14·1202·120/4 = 1,36 л. (1.43)

Определяем среднюю скорость поршня, м/с

Wср=S·n/(3·104) = 120·2300/(3·104) = 9,2 м/с,(1.44)

сравниваем ее значение с ранее принятым Wп.ср= 9,0 м/с.

Определяем значение расчетной эффективной мощности, кВт

(1.45)

Сравниваем полученное значение мощности с заданным значением

(1.46)

При рассмотрении теплового расчета двигателя важную роль играют такие параметры как эффективная мощность двигателя, механический, индикаторный и эффективный КПД, так как они являются оценочными показателями хорошей работы двигателя. В нашем случае эти показатели вписываются в допустимые пределы. Таким образом, делаем вывод, что тепловой расчёт выполнен правильно.



2. Построение индикаторных диаграмм

Построение свернутой индикаторной диаграммы ДВС производим по данным теплового расчета. Диаграмма строится в прямоугольных координатах р-S, где S - ход поршня. Для построения используем следующие масштабы:

-масштаб давления р= 0,05 МПа/мм [1];

-масштаб перемещения поршня S=1 мм S/мм чертежа [1].

От начала координат в масштабе S по оси абсцисс откладываем значения приведенной высоты камеры сжатия Sс и хода поршня S. При этом

(2.1)

Абсцисса точкиz на индикаторной диаграмме дизеля определяется по уравнению

(2.2)

По оси ординат в масштабе р откладываем величины давлений в характерных точках а, с, z, z, b, r диаграммы, а также значение ро.

Построение политроп сжатия и расширения осуществляем по промежуточным точкам (8...10 значений). Значения давлений в промежуточных точках политропы сжатия подсчитываются по выражению

(2.3)

а для политропы расширения по выражению

(2.4)

Рассчитанные значения рх приведены в таблице 1.

Таблица 1.- Значения давлений в промежуточных точках политропы сжатия и расширения

№	S,мм	Политропа сжатия	Политропа расширения
		мм	, МПа	мм	, МПа
1	2	3	4	5	6
1	15	33,8	1,69	97,8	4,89
2	30	13	0,65	40,4	2,02
1	2	3	4	5	6
3	45	7,6	0,38	24,2	1,21
4	60	5	0,25	16,8	0,84
5	75	3,8	0,19	12,8	0,63
6	90	2,8	0,14	10	0,50
7	105	2,4	0,12	8,2	0,41
8	120	2	0,10	7	0,35

Для скругления индикаторной диаграммы необходимо воспользоваться диаграммой фаз газораспределения. Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна л = 0,270. Это значение взято из технической документации двигателя.

Для перестроения полученной индикаторной диаграммы в развернутом виде графоаналитическим методом под ней строим полуокружность радиусом R, имея в виду, что S=2R. Затем полуокружность делим на дуги, охватывающие углы 20о и точки соединяем радиусами с центром. Затем центр смещаем вправо на величину (поправка Брикса). Из нового центра строим лучи, параллельные ранее проведенным радиусам. Из новых точек на окружности проводим вертикальные линии до их пересечения с линиями индикаторной диаграммы. Точки пересечения дают значения ргазов при этих углах поворота кривошипа. Линию росвернутой диаграммы продолжаем вправо, обозначая на ней значения углов поворота кривошипа в масштабе 1мм=2о. Значения ргазов (МПа) берем от линии ро и откладываем на развертке. Полученные точки соединяем плавной кривой.



3. Динамический расчет двигателя

Для расчета деталей кривошипно-шатунного механизма (КШМ) на прочность и выявление нагрузок на трансмиссию машин необходимо определить величины и характер изменения сил и моментов, действующих в двигателе. С этой целью проводят динамический расчет кривошипно-шатунного механизма и следующем порядке.

1. Строится индикаторная диаграмма.

2. Строится диаграмма фаз газораспределения, а под нею схема кривошипно-шатунного механизма с указанием точек приложения и знаков (+,-) действия сил.

3. Построенная скругленная индикаторная диаграмма, пользуясь методом Брикса, развёртывается в диаграмму избыточных сил давления газов ргазов (МПа) по углу поворота коленчатого вала в масштабе 1мм=2о.

4. Строятся графики перемещения, скорости и ускорения поршня, ширина графиков равна 2R, высота в любом масштабе.

5. Руководствуясь найденными размерами двигателя, определяется масса частей, движущихся возвратно-поступательно, и масса частей, совершающих вращательное движение. Для этой цели необходимо задаться конструктивными массами поршневой и шатунной группы, используя техническую характеристику двигателя или рассчитать.

Значения масс поршня, шатуна и коленчатого вала определяются по формуле

m = m? ЕFn,(3.1)

где m? - конструктивная масса детали, отнесенная к площади поршня, кг/м2,m?п=200 кг/м2,m?ш= 325 кг/м2,m?к= 300 кг/м2[1];

Fn-площадь поршня, м2.

mп = 200Е113Е10-4=2,26 кг, mш = 325Е113Е10-4=3,67 кг, mк= 300Е113Е10-4 =3,39 кг.

После этого производится расчет полного значения масс.

Масса частей, движущихся возвратно-поступательно, кг

mj= mп+ mш.п,(3.2)

где mп- масса комплекта поршня (поршень + палец), кг;

mш.п- масса шатуна, приведенная к поршню,

mш.п = (0,2...0,3)Еmш = 0,25Е3,67=0,92 кг,(3.3)

где mш- масса шатуна, кг.

mj= 2,26+ 0,92=3,18 кг.

Масса вращающихся деталей в V - образных двигателях, кг

mR= mк+ 2 Еmш.к,(3.4)

где mк- масса колена без противовесов (масса кривошипа), кг;

mш.к- масса шатуна, приведенная к коленчатому валу,

mш.к= (0,7...0,8)Еmш=0,75Е3,67=2,75 кг. (3.5)

mR= 3,39+ 2Е2,75 = 8,89 кг.

Соответствие выбранных масс необходимо проверить по значению максимальной удельной силы инерции по формуле

(3.6)

где R - радиус кривошипа,R = S/2 = 0,120/2 = 0,060 м;

щ - угловая скорость коленчатого вала, щ = р·n/30 =240,7 с-1;

л - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна, л = 0,27 [1];

Fn - площадь поршня, м2;

Максимум удельной силы pjmaxне должен превышать следующего интервала:

для дизелей при n ? 2000 мин-1, pjmax= 1,2...1,9 МПа, следовательно, ранее выбранные массы соответствуют.

6. Производится расчёт сил, действующих в КШМ, кН:

- силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс,

Рj=-mj·R·2·(cos+·cos2);(3.7)

- центробежной силы инерции вращающихся масс,

KR=-mR·R·2;(3.8)

- силы инерции вращающихся масс шатуна,

KR.ш =-mш.к·R·2; (3.9)

- суммарной силы, действующей на поршень,

Р=РГ+Рj;(3.10)

где РГ-сила давления газов, РГ= ДрГЕFп(ДрГ берется из развернутой индикаторной диаграммы).

- боковой силы, перпендикулярной оси цилиндра,

N=PУ·tg;(3.11)

- силы, действующей вдоль шатуна,

S=PУ/cos;(3.12)

- нормальной силы, действующей вдоль радиуса кривошипа,

K=PУ·cos(+)/соs;(3.13)

- тангенциальной силы, касательной окружности кривошипа,

Т=РУ·sin(+)/соs.(3.14)

Данные расчетов сил для различных углов сводятся в таблицу 2.

Таблица 2.-Расчётные данные давлений и сил, действующих в КШМ

ц, п.к.в	ДрГ, МПа	рj, МПа	рУ, МПа	РГ, кН	Рj, кН	РУ, кН	N, кН	S, кН	K, кН	T, кН
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
0	0	-1,24	-1,24	0	-14,04	-14,04	0	-14,04	-14,04	0
20	0,003	-1,12	-1,117	0,034	-12,67	-12,64	-1,17	-12,6	-11,48	-5,422
40	0,004	-0,79	-0,786	0,045	-8,99	-8,945	-1,57	-8,81	-5,841	-6,95
60	0,004	-0,36	-0,356	0,045	-4,03	-3,985	-0,95	-3,88	-1,168	-3,925
80	0,006	0,08	0,086	0,068	0,88	0,948	0,22	0,914	-0,09	0,978
100	0,007	0,42	0,427	0,079	4,72	4,799	0,26	4,628	-2,125	4,497
120	0,008	0,62	0,628	0,09	7,02	7,11	1,70	6,916	-5,027	5,311
140	0,009	0,70	0,709	0,10	7,95	8,05	1,42	7,931	-7,076	4,089
160	0,01	0,72	0,73	0,113	8,10	8,213	0,76	8,18	-7,975	2,094
180	0,012	0,71	0,722	0,136	8,09	8,226	0	8,226	-8,226	0
200	0,013	0,72	0,733	0,147	8,10	8,247	-0,77	8,214	-8,008	-2,103
220	0,014	0,70	0,714	0,158	7,95	8,108	-1,43	7,988	-7,127	-4,119
240	0,03	0,62	0,65	0,339	7,02	7,359	-1,76	7,158	-5,203	-5,497
260	0,078	0,42	0,498	0,881	4,72	5,601	-1,53	5,401	-2,481	-5,248
280	0,166	0,08	0,246	1,876	0,88	2,756	-0,75	2,658	-0,262	-2,844
300	0,4	-0,36	0,04	4,52	-4,03	0,49	-0,12	0,477	0,143	-0,483
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
320	1,35	-0,79	0,56	15,25	-8,99	6,26	-1,10	6,167	4,088	-4,864
325	1,719	-0,89	0,829	19,42	-10,07	9,35	-1,46	9,239	6,783	-6,522
330	2,138	-0,98	1,158	24,16	-11,06	13,1	-1,78	12,98	10,45	-8,095
335	2,715	-1,06	1,655	30,68	-11,94	18,74	-2,15	18,62	15,98	-9,81
340	3,31	-1,12	2,19	37,40	-12,67	24,73	-2,30	24,63	22,45	-10,61
345	4,002	-1,17	2,832	45,22	-13,26	31,96	-2,24	31,88	30,12	-10,37
350	4,951	-1,21	3,741	55,95	-13,69	42,26	-1,99	42,22	41,29	-9,297
355	6,16	-1,23	4,93	69,61	-13,95	55,66	-1,31	55,63	55,02	-6,123
360	8,14	-1,24	6,9	91,98	-14,04	77,94	0	77,94	77,94	0
365	9,26	-1,23	8,03	104,6	-13,95	90,65	2,13	90,60	89,61	9,971
370	9,58	-1,21	8,37	108,3	-13,69	94,61	4,45	94,51	92,43	20,81
375	9,26	-1,17	8,09	104,6	-13,26	91,34	6,39	91,11	86,09	29,64
380	8,14	-1,12	7,02	91,9	-12,67	79,23	7,37	78,91	71,94	33,99
385	7,054	-1,06	5,994	79,71	-11,94	67,77	7,76	67,33	57,81	35,48
390	6,06	-0,98	5,08	68,48	-11,06	57,42	7,81	56,91	45,82	35,48
395	5,055	-0,89	4,165	57,12	-10,07	47,05	7,34	46,49	34,13	32,82
400	4,13	-0,79	3,34	46,67	-8,99	37,68	6,63	37,12	24,60	29,28
405	3,214	-0,69	2,524	36,32	-7,82	28,5	5,50	27,98	16,17	23,91
410	2,432	-0,58	1,852	27,48	-6,59	20,89	4,39	20,44	10,07	18,82
415	1,863	-0,47	1,393	21,05	-5,32	15,73	3,53	15,35	6,095	14,83
420	1,55	-0,36	1,19	17,51	-4,03	13,48	3,22	13,11	3,95	13,28
440	0,754	0,08	0,834	8,52	0,88	9,4	2,57	9,064	-0,893	9,701
460	0,506	0,42	0,926	5,72	4,72	10,44	2,85	10,07	-4,625	9,782
480	0,361	0,62	0,981	4,08	7,02	11,1	2,65	10,8	-7,848	8,292
500	0,291	0,70	0,991	3,288	7,95	11,24	1,98	11,07	-9,88	5,71
520	0,259	0,72	0,979	2,928	8,10	11,03	1,03	10,99	-10,71	2,813
540	0,23	0,71	0,94	2,599	8,09	10,69	0	10,69	-10,69	0
560	0,205	0,72	0,925	2,316	8,10	10,42	-0,97	10,38	-10,12	-2,657
580	0,182	0,70	0,882	2,057	7,95	10,01	-1,76	9,862	-8,799	-5,085
600	0,159	0,62	0,779	1,798	7,02	8,818	-2,11	8,578	-6,234	-6,587
620	0,135	0,42	0,555	1,525	4,72	6,245	-1,70	6,022	-2,766	-5,851
640	0,109	0,08	0,189	1,232	0,88	2,112	-0,58	2,037	-0,201	-2,179
660	0,083	-0,36	-0,277	0,938	-4,03	-3,092	0,74	-3,008	-0,906	3,045
680	0,056	-0,79	-0,734	0,633	-8,99	-8,357	1,47	-8,233	-5,457	6,493
700	0,028	-1,12	-1,092	0,316	-12,67	-12,35	1,15	-12,3	-11,21	5,298
720	0	-1,24	-1,24	0	-14,04	-14,04	0	-14,04	-14,04	0

7. По рассчитанным данным строятся графики изменения сил, в зависимости от угла поворота коленчатого вала.



4. Кинематический расчет двигателя

На листе графической части также строятся графики перемещения, скорости и ускорения поршня.

Значения перемещения, скорости и ускорения поршня рассчитываются по формулам:

- перемещение поршня

(4.1)

- скорость поршня

(4.2)

- ускорение поршня

Результаты расчётов сводим в таблицу 3.

Таблица 3. - Данные для построения графиков перемещения, скорости и ускорения поршня

ц, п.к.в	SI, мм	SII, мм	SП, мм	WI, м/с	WII, м/с	WП, м/с	JI, м/с2	JII, м/с2	JП, м/с2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0	0	0	0	0	0	0	3476,19	938,57	4414,76
20	3,62	0,95	4,57	4,94	1,25	6,19	3266,58	719,02	3985,6
40	14,04	3,35	17,38	9,28	1,92	11,2	2663,03	163,08	2826,11
60	30,00	6,07	36,07	12,51	1,69	14,2	1738,33	-469,16	1269,17
80	49,58	7,86	57,43	14,22	0,67	14,89	603,99	-881,9	-277,92
100	70,41	7,86	78,27	14,22	-0,67	13,56	-603,19	-882,05	-1485,24
120	89,99	6,08	96,07	12,51	-1,69	10,82	-1737,63	-469,54	-2207,17
140	105,96	3,35	109,3	9,29	-1,92	7,36	-2662,51	162,65	-2499,86
160	116,38	0,95	117,33	4,94	-1,25	3,69	-3266,3	718,74	-2547,57
180	120,00	0	120,00	0	0	0	-3476,19	938,57	-2537,62
200	116,39	0,95	117,33	-4,94	1,25	-3,68	3266,86	719,30	-2547,56
220	105,97	3,34	109,32	-9,28	1,92	-7,36	-2663,55	163,50	-2500,04
240	90,02	6,07	96,09	-12,5	1,69	-10,82	-1739,02	-468,78	-2207,81
260	70,44	7,85	78,29	-14,22	0,67	-13,55	-604,4	-881,75	-1486,53
280	49,60	7,86	57,46	-14,22	-0,67	-14,89	602,4	-882,20	-279,8
300	30,02	6,08	36,10	-12,51	-1,69	-14,2	1736,93	-469,91	-1267,02
320	14,05	3,35	17,40	-9,29	-1,92	-11,21	2662,0	162,22	-2824,22
340	3,63	0,95	4,58	-4,95	-1,25	-6,2	3266,03	718,46	3984,49
360	0	0	0	0	0	0	3476,19	938,57	4414,76

Для построения используем следующие масштабы:

-масштаб перемещения поршняS=2мм S/мм;

-масштаб скорости поршня W= 0,3м/с 1 мм;

-масштаб ускорения поршня J=90м/с2 1 мм.



5. Уравновешивание двигателя

двигатель сгорание индикаторный кинематический

Условия уравновешенности двигателя с любым числом цилиндров (при соблюдении равенства масс движущихся частей и идентичности протекания рабочего процесса во всех цилиндрах, а также обеспечении статической и динамической уравновешенности коленчатого вала) принято записывать в следующем виде:

а) результирующие силы инерции первого порядка и их моменты равны нулю: УРJI= 0 и УМJI= 0;

б) результирующие силы инерции второго порядка и их моменты равны нулю: УРJII= 0 и УМJII= 0;

в) результирующие центробежные силы инерции и их моменты равны нулю: УKr= 0 и УМR = 0.

Таким образом, решение вопроса уравновешивания двигателей сводится к уравновешиванию лишь наиболее значительных сил и их моментов.

Восьмицилиндровый V-образный двигатель с кривошипами, расположенными под углом 90°. Порядок работы двигателя 8--4--5--7--3--6--2--1. Промежутки между вспышками равны 90°. Коленчатый вал двигателя имеет кривошипы, расположенные под углом 90°.

Силы инерции первого порядка и их моменты при указанном расположении кривошипов взаимно уравновешиваются: УРJI =0 и УМJi = 0. Силы инерции второго порядка для всех цилиндров равны и направлены в одну сторону. Их равнодействующая

(5.1)

Силы инерции второго порядка можно уравновесить лишь с помощью дополнительных валов. Суммарный момент этих сил равен нулю: УМJII= 0. Центробежные силы инерции для всех цилиндров равны и направлены попарно в разные стороны. Равнодействующая этих сил и момент равны нулю: УKr= 0 и УМR = 0.

Для снижения нагрузки на коренные подшипники на коленчатый вал можно установить противовесы для уменьшения центробежных сил.

Уравновешивание двигателя снижает шумы и вибрации в двигателе, увеличивает его долговечность, но также увеличивает металлоемкость и трудоемкость производства.

После выполнения динамического и кинематического расчетов производится анализ уравновешенности рассматриваемого двигателя.

Силы и моменты, действующие в кривошипно-шатунном механизме, непрерывно изменяются и, если они не уравновешены, то вызывают сотрясение и вибрацию двигателя, передающиеся раме автомобиля.

Уравновешивание -это комплекс конструктивных, технологических и эксплуатационных мероприятий, направленных на уменьшение или полное устранение действующих сил инерции и моментов сил инерции. Уравновешивание многоцилиндрового двигателя заключается в определении направления и величины действия неуравновешенных сил и моментов, которые затем следует уравновесить с помощью наиболее простых мероприятий.

Коленчатый вал двигателя КАМАЗ-740.10 имеет колена, расположенные под углом 90є. Порядок работы 1-5-4-2-6-3-7-8 .

Центробежные силы инерции рассчитываемого двигателя полностью уравновешены:У КR = 0.

Суммарный момент центробежных сил действует во вращающейся плоскости, составляющей с плоскостью первого кривошипа угол , величина его У МR =.

Силы инерции первого порядка взаимно уравновешены: .

Суммарный момент сил инерции первого порядка действует в той же плоскости , где и равнодействующий момент центробежных сил, величина его

.

Силы инерции второго порядка и их моменты полностью уравновешены: ; .

Уравновешивание моментов и осуществляется установкой двух противовесов на концах коленчатого вала в плоскости действия моментов, т. е. под углом .

Суммарные моменты и действуют в одной плоскости, поэтому

.

Масса каждого противовеса определяется из условия равенства моментов

.

Расстояние центра тяжести общего противовеса от оси коленчатого вала принимаем с=125 мм.

Расстояние между центрами тяжести общих противовесов - b=720 мм.

Расстояние между центрами шатунных шеек - =160 мм.

Масса общего противовеса

.

Установка противовесов на концах коленчатого вала двигателя в целях уравновешивания суммарных моментов и приводит к возникновению дополнительных центробежных сил инерции масс противовесов, передающих свое усилие на 1-ю и 5-ю коренные шейки вала.



Выводы

Согласно заданию на курсовой проект был рассчитан двигатель КАМАЗ-740.10. Проведён расчет основных систем, деталей данного двигателя, параметры процессов, протекающих при его работе.

При выполнении курсового проекта я ознакомился с основами проектирования автомобильного двигателя, закрепил знания по дисциплине «Двигатели внутреннего сгорания», а также знания, полученные ранее при изучении других технических дисциплин.

Литература

1. Артамонов М.Д., Морин М.М., Скворцов Г.А. Основы теории и конструирования автотракторных двигателей. М.: Высшая школа, 1978.-- 134 с., ил.

2. Архангельский В.М и др. Автомобильные двигатели, Под. Ред. М.С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977. --591 с., ил.

5. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали: Справочник. -- 4-е изд., перераб. и доп. -- М.: Машиностроение, 1992. --480 с., ил.

6. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высшая школа, 1971. -- 365 с., ил.

7. Конструкционные материалы: справочник /Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем, Н.А. Буше и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. -- М.: Машиностроение, 1990. -- 688 с., ил.

8. Ленин И.М. Теория автомобильных двигателей. М.: Машгиз, 1958.-- 272 с., ил.

9. Марочник сталей и сплавов /В.Г. Сорокин, А.В. Волосникова, С.А. Вятин и др.; Под общ, ред. В.Г. Сорокина. -- М.: Машиностроение, 1989. -- 640 с.

10. Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1992. - 414 с., ил.

11. Орлин А.С. и др. Двигатели внутреннего сгорания. Конструкция и расчет поршневых и комбинированных двигателей. Под. ред. А.С. Орлина. М.: Машиностроение, 1972. --464 с., ил.

12. Фролов К.В. и др. Теория механизмов и механика машин. М.: Высшая школа, 1998. --496 с.

13. Лиханов В. А., Плотников С. А. Автомобильные двигатели. Учебно- методическое пособие. Киров, 2004.

Размещено на Allbest.ru

...