Проектирование автомобильного двигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Дальневосточный государственный аграрный университет

Биробиджанский филиал

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Автомобильные двигатели»

тема «Проектирование автомобильного двигателя»

Выполнил: Котов С. А.

Специальность

Автомобили и автомобильное хозяйство

Курс: 2с

Группа АВс-91

Проверил: Сенников В.А.

Биробиджан 2011 г.

РЕФЕРАТ

В курсовом проекте выполнен тепловой, динамический и кинематический расчет двигателя, графическая часть, а так же расчет водяного насоса.

Задание на курсовой проект по дисциплине «Автомобильные двигатели »

Студент: КОТОВ С.А. курса 2с группа АВс-91

Запроектировать двигатель по типу СМД-62 Мощностью 140кВт, числом оборотов 2250 в мин.

Число цилиндров 6V 900, топливо дизельное

Объем работы

1. Расчетная часть:

а) произвести расчет и выбор исходных данных для расчета;

б) тепловой расчет;

в) тепловой баланс;

г) определение диаметра цилиндра и хода поршня;

д) динамический расчет кривошипно-шатунного механизма;

е) расчет внешней (регуляторной) характеристики.

2. Графическая часть:

а) индикаторная диаграмма;

б) диаграмма изменения хода, скорости и ускорения поршня;

в) диаграмма сил инерции первого, второго порядка и суммарная;

г) развернутая индикаторная диаграмма, сил инерции (суммарная) и результирующая;

д) диаграмма тангенциальных сил;

е) внешняя (регуляторная) характеристика запроектированного двигателя.

3. Расчет детали или системы двигателя: расчёт водяного насоса

ВВЕДЕНИЕ

На наземном транспорте наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства.

В настоящее время особое внимание уделяется уменьшению токсичности выбрасываемых в атмосферу вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателей.

Специфика технологии производства двигателей и повышение требований к качеству двигателей при возрастающем объеме их производства, обусловили необходимость создания специализированных моторных заводов. Успешное применение двигателей внутреннего сгорания, разработка опытных конструкций и повышение мощностных и экономических показателей стали возможны в значительной мере благодаря исследованиям и разработке теории рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания.

Выполнение задач по производству и эксплуатации транспортных двигателей требует от специалистов глубоких знаний рабочего процесса двигателей, знания их конструкций и расчета двигателей внутреннего сгорания.

Рассмотрение отдельных процессов в двигателях и их расчет позволяют определить предполагаемые показатели цикла, мощность и экономичность, а также давление газов, действующих в надпоршневом пространстве цилиндра, в зависимости от угла поворота коленчатого вала. По данным расчета можно установить основные размеры двигателя (диметр цилиндра и ход поршня ) и проверить на прочность его основные детали .

1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

1.1 Выбор исходных данных для расчета

В качестве исходных данных для теплового расчета двигателя принимаю следующее.

Тип двигателя: четырехтактный, шестицилиндровый, однокамерный тракторный дизель.

Номинальная Мощность дизеля Ne„ = 140 кВт

Номинальная частота вращения пн = 2250 об/мин

Расчетная степень сжатия е=15 равна е прототипа

Коэффициент тактности фдв = 4

Дизельное топливо «Л»

Низшая удельная теплота сгорания топлива Qн = 42500 кДж/кг

Средний элементарный состав топлива: С=0,857; Н=0,133; 0=0,01

Расчет ведут для условий сгорания 1 кг топлива

Отношение принимаем из данных прототипа

Среднюю скорость поршня принимаем Vcp.= 9 м/с

1.2 Процесс впуска

Давление в конце впуска

Ра=Ро(1-0,55 .10 -4. n), МПа

Ро - атмосферное давление = 0,1033 МПа

Ра = 0,1033 (1-0,55 . 10 -4 . 2250)=0,091МПа

Температура свежего заряда

,

где Т0=(273+15)К;

У дизелей Дt =10...25°С. Принимаю 15°С.

Т0=288 К

T0 /= 288 + 15 = 303 К

Температура остаточных газов

Тr=(700...900)К, принимаем = 800К

Давление в конце выпуска

МПа

МПа

Коэффициент наполнения

Коэффициент остаточных газов

Температура конца впуска



1.3 Процесс сжатия

Давление в конце сжатия

МПа

K1 выбираем по номограмме для определения показателя адиабаты сжатия:

МПа

Температура конца сжатия

1.4 Процесс сгорания

Определение действительного количества необходимого воздуха

Количество молей газа в конце такта сжатия.

,

где L-свежий заряд;

-остаточные газы;

-Количество кислорода необходимое для сжигания 1 кг топлива

С=0,857;

=0,133;

=0,01

Количество воздуха по массе

в киломолях

Коэффициент избытка воздуха

=(1,40...1,65)

Принимаю =1,5

Действительное число молей воздуха и топлив

Число молей остаточных газов

Число молей перед началом сгорания

Число молей продуктов сгорания при

-число молей газа после сгорания в цилиндре двигателя



Коэффициент молярного изменения

Уравнение сгорания дизеля

V=const и P=const.

-средняя мольная теплоёмкость свежего заряда

(выбираем для однокамерных дизелей).

-средняя молекулярная теплоёмкость при >1

=42500 кДж/кмоль

К-Низшая удельная теплота сгорания топлива

Выбираю =0,8 для быстроходных однокамерных дизелей

пределы



Объем и давление газов в конце сгорания

где -объём камеры сгорания;

-степень предварительного расширения.

-давление в конце сгорания.

=5,297 (предел) =5,0…8,0 МПа

1.5 Процесс расширения

-показатель политропы

-давление в конце расширения



МПа

МПа

К

К

1.6 Процесс выпуска

Во время хода выпуска давление газов непрерывно меняется. Оно зависит от нагрузки, числа оборотов, фаз газораспределения и ряда других факторов. Влияние всех этих факторов теоретически трудно учесть. Поэтому давление выпуска принимают постоянным, равным среднему значению за выпуск.

1.7 Расчет индикаторных и эффективных показателей двигателя

Построение индикаторной диаграммы

Отрезок Vа, соответствующий в некотором масштабе ходу поршня или рабочему объёму цилиндра, откладываем равным 150 мм.

Ось ординат принимаем 250 мм и для Рz принимаем расстояние 250мм

Масштаб будет равен 250/5,297 = 47,2

Проводим линию Р0 на расстоянии 0,1033 • 47,2 = 4,9мм

Находим в заданном масштабе Ра = 4,5мм; Рr = 5,5мм; Рc = 166,7мм; Рв = 16,5мм.

для политропы сжатия с показателем n1

для политропы расширения с показателем n2

Через нанесённые на диаграмму точки проводим политропы сжатия и расширения.

Определение среднего индикаторного давления (теоретическое)



- действительное среднее индикаторное давление

- коэффициент учитывающий скругление диаграммы для дизелей -0,93

- потери среднего индикаторного давления на совершение вспомогательных ходов.

Среднее эффективное давление

-среднее давление механических потерь МПа

Коэффициенты полезного действия

-индикаторный КПД

- механический КПД

Удельный и часовой расходы топлива

индикаторный расход топлива

-удельный расход

Часовой расход

1.8 Основные размеры цилиндра и удельные показатели двигателя

Литраж двигателя

Определение диаметра цилиндра

Принимаем 138

двигатель водяной насос цилиндр



Принимаем 122

S = 122 мм

м/с

Удельная поршневая мощность

Литровая мощность

Тепловой баланс двигателя

В общем виде уравнение внешнего теплового баланса в абсолютных единицах:

, кДж/кг

Количество тепла, выделяемого при сгорании 1 кг вводимого в двигатель топлива

кДж/кг

Тепло, идущее на индикаторную работу

, кДж/кг

кДж/кг

Тепло, используемое на эффективную работу

, кДж/кг

кДж/кг

Тепло, затраченное на работу трения и привод вспомогательных механизмов

, кДж/кг

кДж/кг

Тепло, унесённое с отработанными газами

, кДж/кг

кДж/кг

Тепло, унесённое охлаждающей жидкостью в сумме с неучтенными потерями

, кДж/кг



1.9 Построение регуляторной характеристики

Эффективный крутящий момент определяем по формуле:

, Н.м

где Ме, n - текущие значения крутящего момента и частоты вращения;

МеNe _ значения крутящего момента и числа оборотов neNe проектируемого двигателя при максимальной мощности. k- поринимаю 1,2, k0 - 1,5.

Масштаб для построения диаграммы крутящего момента 0,079

Обороты холостого хода:

Определяем эффективные мощности Ne по формуле:

Масштаб для построения диаграммы мощности 0,857

Значения удельного расхода топлива определяются по формуле:

Масштаб для построения диаграммы удельного расхода топлива 0,376

Значения часового расхода топлива определяются по формуле:

Масштаб для построения диаграммы часового расхода топлива 3,375

Часовой расход топлива при максимальных холостых оборотах принимается равным 30% от расхода при максимальной мощности.

2 Кинематический и динамический расчёт двигателя

Значение выбираем по таблице

r = S/2 = 122/2 = 61мм

Перемещение (путь) поршня

Значение выражения выбираем по таблице,

Х0 = 0,061 • 0 = 0 м

Х30 = 0,061 • 0,169 = 0,010309 м

Х60 = 0,061 • 0,604 = 0,036844 м

Х90 = 0,061 • 1,13 = 0,06893 м

Х120 = 0,061 • 1,604 = 0,097844 м

Х150 = 0,061 • 1,901 = 0,115961 м

Х180 = 0,061 • 2,000 = 0,122 м

Скорость поршня

Взяв производную от перемещения поршня по углу поворота кривошипа и учитывая, что угловая скорость коленчатого вала является постоянной, то есть щ = const, получим:

угловое перемещение кривошипа в радианах определяется по формуле равномерного движения:

Значения выражения принимаем по таблице

Ускорение поршня

Значение выражения выбираем по таблице

Силы давления газов на поршень

Приведение масс кривошипно-шатунного механизма

mп /Fп кг/м2,

Силы инерции

Значение выражения выбираем по таблице

3. расчет водяного насоса

По данным теплового баланса количество тепла, отводимого от двигателя водой, средняя теплоемкость воды средняя плотность. Напор, создаваемый насосом, принимается , число оборотов насоса .

Циркуляционный расход воды в системе охлаждения:

Расчетная производительность насоса:

Радиус входного отверстия крыльчатки:

Окружная скорость схода воды

0,65- гидравлический кпд насоса

Радиус крыльчатки на выходе

Окружная скорость входа потока

Угол между скоростями С1 и U1 принимается б = 90°, при этом

, откуда в1 = 14°

Ширина лопатки на входе:

где z = 6 - число лопаток на крыльчатке;

д1 = 0,04м - толщина лопаток у входа.

Радиальная скорость воды на выходе из насоса:

Ширина лопатки на выходе:



где д2 = 0,004м - толщина лопаток на выходе.

Мощность, потребляемая водяным насосом:

где =0,83 - механический КПД водяного насоса.

СПИСОК используемых источников

1. Артамонов, М.Д. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей / М.Ц. Артамонов, Т.Г. Панкратов. - М.: Машгиз,1963. - 520 с.

2. Болтинский, В.Н. Теория, конструкция и расчёт тракторных и автомобильных двигателей / В.Н. Болтинский. - М.: Изд-во с.-х. лит - ры и плакатов, 1962. - 388 с.

3. Вихерт, М.М. Конструкция и расчет автотракторных двигателей / М.М. Вихерт, Р. В. Доброгаев. - М.: Машгиз,1967. - 604 с.

4. Железко, Б.Е. Расчет и конструирование автомобильных и тракторных двигателей / Б.Е. Железко.- Минск: Высшая школа, 1987. - 246 с. (дипломное проектирование).

5. Колчин, А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей / А.И. Колчин, В.П. Демидов. - М.: Высшая школа, 1971. - 344 с.

6. Колчин, А.И. Расчёт автомобильных и тракторных двигателей / А.И. Колчин, В.П. Демидов. - М.: Высшая школа, 2003. - 496 с.

7. Конкс, Г.А., Поршневые ДВС / Г.А. Конкс, В.А. Лашко // Хабаровск, издательство ТОГУ, 2006. - 559 с.

8. Ленин, И.М. Автомобильные и тракторные двигатели / И.М. Ленин, К.Г. Попык. - М.: Высшая школа,1969. - 368 с.

9. Лышевский, А.С. Проектирование двигателей внутреннего сгорания / А.С. Лышевский, А.А. Кутьков. - Новочеркасск,1971. - 334 с.

10. Николаенко, А.В. Теория, конструкция и расчёт автотракторных двигателей / А.В. Николаенко. - М.: Колос, 1992. - 335 с.

Размещено на Allbest.ru

...