Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Краткое описание процессов, происходящих в одном цикле двигателя внутреннего сгорания

1.1 Процесс впуска

1.2 Процесс сжатия

1.3 Процесс сгорания и расширения

1.4 Процесс выпуска

2. Расчет параметров одного цикла и построение индикаторной диаграммы

3. Расчет параметров кривошипно-шатунного механизма

4. Расчет и построение внешней характеристики ДВС

5. Построение диаграммы фаз газораспределения

6. Проектирование кривошипно-шатунного механизма

Список использованных источников



1. Краткое описание процессов, происходящих в одном цикле двигателя внутреннего сгорания

двигатель кривошипный газораспределение

Рисунок 1 Рабочий процесс четырехтактного двигателя

1.1 Процесс впуска

Первый такт - впуск (рисунок 1 а). При движении поршня от ВМТ к НМТ в цилиндре создается разрежение.

Впускной клапан 3 открывается, и цилиндр 2 наполняется воздухом, который предварительно проходит через воздухоочиститель.

В цилиндре воздух смешивается с небольшим количеством отработанных газов. Давление воздуха в цилиндре при такте впуска составляет 8-9 кПа, а температура достигает 50-80 0С.

1.2 Процесс сжатия

Второй такт - сжатие (рисунок 1 б). Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной 3 и выпускной 5 клапаны закрыты.

Объем воздуха уменьшается, а его давление и температура увеличивается.

В конце сжатия давления воздуха внутри цилиндра повышается до 400 - 500 кПа, а температура до 600 - 700 0С. Для надежной работы двигателя температура сжатого воздуха в цилиндре должна быть значительно выше температуры самовоспламенения топлива.

1.3 Процесс сгорания и расширения

Третий такт - расширения газов или рабочий ход (рисунок 1 в). Оба клапаны закрыты. При положении поршня около ВМТ в сильно нагретый и сжатый воздух из форсунки 4 впрыскивается мелкораспыленное топливо под большим давлением (1300 - 1850 кПа), создаваемым топливным насосом. Топливо - перемешивается с воздухом, нагревается, испаряется и воспламеняется. Часть топлива сгорает при движении поршня к ВМТ, то есть в конце такта сжатие, а другая часть - при движении поршня вниз в начале такта расширения. Образующиеся при сгорании топлива газы увеличивают внутри цилиндра двигателя давление до 600 - 800 кПа и температуру до 1800 - 2000 0С. Горящие газы расширяются и давят на поршень 1, который перемещается от ВМТ к НМТ, совершается рабочий ход.

1.4 Процесс выпуска

Четвертый такт - выпуск (рисунок 1 г). Поршень перемещается от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной клапан 5 вытесняет отработавшие газы из цилиндра. Давление и температура в конце выпуска равны соответственно 11 - 12 кПа и 600 - 700 0С. После такта выпуска рабочий цикл повторяется в рассмотренной выше последовательности.



2. Расчет параметров одного цикла и построение индикаторной диаграммы

В координатах p - V по оси абсцисс V откладываются условные отрезки, равные Vc = 1 и Va = Vc = 1, т.е. при неизвестных значениях объемов за единицу их измерения принимают объем камеры сгорания Vc.Через концы этих отрезков (рисунок 2) проводятся вертикальные линии, параллельные оси p, которые ограничивают зону индикаторной диаграммы. Полный объем Vа:

, (1)

где е - степень сжатия, е =15,9; Vс - объем камеры сгорания, Vс=1.

Рабочий объем Vh:

, (2)

Объем в конце сгорания Vz:

, (3)

где с - степень предварительного расширения, с=2,1.

Показатель политропы сжатия n1:

, (4)

где nе-частота вращения коленвала, nе=2800 об/мин.

Давление в конце такта сжатия рс:

, (5)

где ра - давление газа при впуске, ра=0,08 МПа; е-степень сжатия, е=15,9.

Промежуточные точки политропы сжатия px и Vх (таблица 1):

(6)

, (7)

где - отношение соответствующих отрезков диаграммы.

Определяем промежуточные значения px (по формуле 7), подставляя значения Vх из промежутка 2….15,9.



Таблица 1 Промежуточные точки политропы сжатия

Vх	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
px, МПа	1,38	0,79	0,53	0,39	0,3	0,25	0,2	0,17	0,15	0,13	0,12	0,1	0,09	0,086

Давление в конце такта сгорания рz, МПа:

, (8)

где л -степень повышения давления, л=2,3; рс- давление в конце такта сжатия, рс=3,58 МПа.

Показатель политропы расширения n2:

, (9)

где nе-частота вращения коленвала, nе=2800 об/мин.

Степень последующего расширения д:

, (10)

где е-степень сжатия, е=15,9; с-степень предварительного расширения, с=2,1.

Давление в конце такта расширения рb:

, (11)

где рz- давление в конце такта сгорания, рz=8,23 МПа; д-степень последующего расширения,д=7,57; n2- показатель политропы расширения, n2=1,173.

Промежуточные точки политропы расширения px и Vх (таблица 2):

(12)

(13)

где - отношение соответствующих отрезков диаграммы.

Определяем промежуточные значения px (по формуле 13), подставляя значения Vх из промежутка 2….15,9.

Таблица 2Промежуточные точки политропы расширения

Vх	2,1	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
px, МПа	8,2	5,37	3,83	2,95	2,38	2	1,7	1,48	1,3	1,17	1,05	0,96	0,88	0,81

Среднее теоретическое индикаторное давление МПа:

(14)

Среднее давление механических потерь, МПа:

, (15)

где _ средняя скорость поршня в цикле, предварительно = 10м/с.

МПа.

Действительное индикаторное давление, МПа, с учетом коэффициента скругления диаграммы =0,95:

, (16)

где _ давление выхлопных газов, МПа; ра- давление газа при впуске, ра=0,08 МПа.

МПа.

Среднее эффективное давление цикла:

, (17)

МПа.



3. Расчет параметров кривошипно-шатунного механизма

Рабочий объем цилиндра, л:

, (18)

где - тактность двигателя ( = 4); Pе - мощность двигателя, Pе =400 кВт; i -число цилиндров, i=10; рэ- среднее эффективное давление цикла, рэ=1,8 МПа; ne -номинальная частота вращения коленвала; ne=2800 об/мин.

Vh = 30. 4. 400/1,8. 2800. 10 =0,95 л.

Рабочий объем (геометрический), м3:

, (19)

где D - диаметр поршня, м:

, (20)

S _ неизвестный ход поршня, м. Зная отношение S/D=1,1, определяем:

дм=103мм=0,103 м

S=1,1·103=113 мм=0,113 м

Средняя скорость поршня, м/с:

, (21)

где S-ход поршня, S=0,113 м; ne -номинальная частота вращения коленвала; ne=2800 об/мин.

м/с

[ ]=13 м/с - максимально допустимая скорость поршня.

10,55м/с < 13м/с

Значение средней скорости поршня в значительной мере определяет износ цилиндропоршневой группы. В данном случае, рассчитанная средняя скорость поршня имеет допустимое значение.



4. Расчет и построение внешней характеристики двс

Мощность Pe, Вт:

, (22)

где a, b - эмпирические коэффициенты аппроксимирующего перегрузочную ветвь внешней характеристики кубического трехчлена. Для дизелей с предкамерой

a = 0,6, b = 1,4; nei - текущие (принимаемые) значения частоты вращения коленчатого вала; nе - номинальная частота вращения, ne=2800 об/мин.

Вращающий момент, Н·м:

, (23)

Полученные расчетом значения сведены в таблицу 3.

Таблица 3 Результаты расчета мощности и вращающего момента

Параметр	Отношение nei/ np
	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
ne (об/с)	9,3	18,6	28	37,3	46,3	56
Pe, Вт	67200	160000	259200	345600	400000	403200
Te, Hм	1150	1370	1474	1474	1375	1146

Графическая зависимость мощности Pe, вращающего момента Те от частоты вращения коленвала ne отображена на рисунке 1.



Рисунок 1 Внешняя характеристика ДВС



5. Построение диаграммы фаз газораспределения

Под отрезком Vh ниже оси V строится полуокружность радиусом равным половине отрезка Vh. Вправо от центра полуокружности по горизонтали откладывается отрезок ОО1.

ОО1=г·r/2, (24)

где г- коэффициент, г = r/lш ; r-радиус кривошипа коленвала, r = Vh /2; lш- длина шатуна, lш >3,5r. Принято lш =3,5r и r =14,9/2=7,45.Тогда:

ОО1 = 7,45/7 =1,06см.

Из центра О1 проводятся лучи до пересечения с полуокружностью. Углы наклона лучей ? к горизонтальной оси соответствуют заданным значениям углов открытия и закрытия клапанов и угла опережения зажигания г. Принято г =20°. Угол открытия клапанов: впускного 1 = 15 0, выпускного 2 = 65 0. Угол закрытия клапанов: впускного 3 = 75 0, выпускного 4 = 25 0. Полученные расчетом данные используем для построения диаграммы фаз газораспределения (рисунок 2) и ее связи с индикаторной диаграммой.

Рисунок 4Диаграмма фаз газораспределения

6. Проектирование кривошипно-шатунного механизма

При известном диаметре поршня, его остальные основные размеры определяются из эмпирических соотношений. Результаты расчетов приведены в таблице 4.

Таблица 4 Параметры кривошипно-шатунного механизма

Параметр дизельного ДВС	Значение параметра



Таблица 5 Основные обозначения, принятые в таблице 4

Параметр ДВС	Наименование
	диаметр поршня
	диаметр пальца
	внутренний диаметр пальца
	длина пальца
	расстояние между внутренними торцами бобышек
	внешний диаметр внутреннего торца бобышек
	толщина днища поршня
	расстояние от днища поршня до первой канавки под поршневое кольцо
	толщина стенки головки поршня
	расстояние от днища поршня до центра отверстия под палец
	глубина канавки под поршневое кольцо
	расстояние от торца юбки поршня до канавки под кольцо головки поршня
	высота поршня
	минимальная толщина направляющей части поршня
	диаметр шатунной шейки
	диаметр коренной шейки шатуна
	длина шатуна
	длина коренной шатунной шейки



Список использованных источников

1. Инструкция по эксплуатации двигателя ЯМЗ-238. Ярославль 2006 г,232 с.

2. Двигатели внутреннего сгорания. Методические указания к выполнению расчетно-графического упражнения./Сост. Ю.Н. Сырямин, А.П. Ткачук. Новосибирск, 1998. 13 с.

3. Сергеев В. П. Автотракторный транспорт. М., 1984. 304 с.

4. СТО СГУПС 1.01СДМ.01-2007. Система управления качеством. Курсовой и дипломный проекты. Требования к оформлению.

Размещено на Allbest.ru

...