Тепловой расчет двигателя КамАЗ 740, индикаторная диаграмма

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Тепловой расчет двигателя

Построение индикаторных диаграмм

Динамический расчет

Уравновешивание двигателя

Расчет и проектирование деталей двигателя

Расчет систем двигателя

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

Исходные данные:

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

-Частота вращения коленчатого вала n=2600 об/мин;

-Степень сжатия е=17,0;

-Эффективная мощность Ne=154 кВт;

-Коэффициент избытка воздуха б=1,22;

Дизельное топливо «Л» ГОСТ 305-82, средний элементарный состав: С=85,7%, Н=13,3%, О=1%,=115 кг/кмоль .

Определяем низшую теплоту сгорания

Низшая расчетная теплота сгорания топлива 43930 кДж/кг.

Параметры рабочего тела

Определяем теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

l0= 1 / 0,23(8/3С + 8Н - О)=14,52 (кг) или L0 = l0/мB = =14,52/28,96=0,501кмоль.

Определяем количество свежего заряда

М1 =б L0 =1,22*0,501 = 0,611кмоль.

Определяем общее количество продуктов сгорания

М2= б L0+Н/4+О/32=1,22*0,501+0,133/4+0,01/32=0,645кмоль.

Параметры окружающей среды и остаточные газы

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

Принимаем давление наддувочного воздуха pk=p= 0,1МПа, так как компрессор отсутствует.

Определяем температуру воздуха за компрессором =293К, так как компрессор отсутствует.

Определяем давление и температуру остаточных газов

Рr=(1,05…1,25)*p=1,1*0,1=0,11МПа

Принимаем ТГ = 800К.

Процесс впуска

Принимаем температуру подогрева свежего заряда

Дt=25єС

Определяем плотность заряда на впуске

, кг/м3,

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

кг/м3

В соответствии со скоростным режимом работы двигателя и качеством обработки внутренней поверхности принимаем коэффициент

а скорость движения заряда м/с.

Определяем потери давления на впуске в двигатель

, МПа,

МПа

Определяем давление в конце впуска

, МПа.

МПа

Определяем коэффициент остаточных газов

,

Определяем температуру в конце впуска

, К.

К

Определяем коэффициент наполнения

Процесс сжатия

Определяем показатель адиабаты сжатия k1 в функции и Та, по номограмме[13].

Определяем показатель политропы сжатия n1 в зависимости от k1, который будет равен n1 =1,368

Определяем давление в конце сжатия

, МПа,

МПа.

Определяем температуру в конце сжатия

, К,

К

Определяем среднюю молярную теплоемкость заряда (воздуха) в конце сжатия (без учета влияния остаточных газов)

, кДж/(кмоль град),

кДж/(кмоль град),

Определяем число молей остаточных газов

, кмоль,

кмоль.

Определяем число молей газов в конце сжатия до сгорания

, кмоль,

кмоль.

Процесс сгорания

Определяем среднюю молярную теплоемкость продуктов сгорания в дизеле при постоянном объеме, при 1

, кДж/(кмоль град)

Определяем число молей газов после сгорания

кмоль.

Определяем расчетный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

,

Принимаем коэффициент использования теплоты .

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

, кДж/кг,

кДж/кг.

Принимаем степень повышения давления в пределах =2,2.

Температуру в конце сгорания определяют из уравнения сгорания

,

К

Определяем давление в конце процесса сгорания

, МПа,

МПа

Определяем степень предварительного расширения

,

Процесс расширения

Определяем степень последующего расширения

Показатель политропы расширения дизеля определяем по номограмме [13], 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=1,269.

двигатель внутренний сгорание расчет

Определяем давление процесса расширения

, МПа,

МПа.

Определяем температуру процесса расширения

, К

К.

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

,

К.

Погрешность

Индикаторные параметры рабочего цикла дизеля

Определяем среднее индикаторное давление цикла для нес9кругленной индикаторной диаграммы

, МПа,

МПа

Принимаем коэффициент полноты индикаторной диаграммы

Определяем среднее индикаторное давление цикла для скругленной индикаторной диаграммы

, МПа,

МПа.

Определяем индикаторный КПД

Определяем индикаторный удельный расход топлива

, г/кВт ч,

г/кВт ч

Эффективные показатели дизеля

Принимаем предварительно среднюю скорость поршня W=9 м/с.

Определяем среднее давление механических потерь

, МПа,

учитывая, что , .

МПа.

Определяем среднее эффективное давление

, МПа,

МПа.

Определяем механический КПД

,

.

Определяем эффективный КПД

,

Определяем эффективный удельный расход топлива

, г/кВт ч,

г/кВт ч.

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

, л,

л.

Выбираем значение =S/D=120/120=1,0 [13].

Определяем диаметр цилиндра , мм, а затем округляем его до четного числа, нуля или пяти.

мм.

Округляем и принимаем D=120мм.

Определяем ход поршня S=D, мм,

мм.

Определяем площадь поршня Fп=D2/4, см2,

см2.

Определяем рабочий объем цилиндра Vh=D2S/4, л,

л

Определяем среднюю скорость поршня

Wср=Sn/(3104), м/с,

м/с,

сравниваем ее значение с ранее принятым.

Определяем значение расчетной эффективной мощности

, кВт,

кВт.

Сравниваем полученное значение мощности с заданным значением

Построение индикаторных диаграмм

Построение свернутой индикаторной диаграммы ДВС производится по данным теплового расчета. Диаграмма строится в прямоугольных координатах p-S, где p - давление газов в цилиндре, а S-ход поршня. Высоту диаграммы берем в 1,2…1,7 раза больше ее основания Для построения используются следующие масштабы:

масштаб давления р=0,04 МПа/мм, т.к давление в конце сгорания больше 5 МПа.

масштаб перемещения поршня S=1 мм S/мм чертежа (S>80мм).

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

Sс=S/(-1)S,

мм.

Абсцисса точки Z на индикаторной диаграмме дизеля определяется по уравнению

,

.

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

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

,

а для политропы расширения по выражению

,

Рассчитанные значения давлений в промежуточных точках сведены в таблицу 2.

Таблица 2 - Величины давлений в промежуточных точках политропы сжатия и расширения

№	S,мм	Политропа сжатия	Политропа расширения
		мм	, МПа	мм	, МПа
1	10	109,1	4,364	240	9,6
2	20	31,5	1,260	94,0	3,762
3	30	18,1	0,723	56,2	2,249
4	40	12,2	0,488	39,0	1,561
5	50	8,9	0,360	29,4	1,176
6	60	7,0	0,280	23,3	0,933
7	70	5,6	0,227	19,2	0,767
8	80	4,7	0,189	16,2	0,648
9	90	3,1	0,126	11,1	0,445
10	100	2,4	0,098	8,8	0,353

Для перестроения полученной индикаторной диаграммы в развернутом виде графоаналитическим методом под ней строят полуокружность радиусом R, имея в виду, что S=2R. Затем полуокружность делят на дуги, охватывающие углы 30о и точки соединяют радиусами с центром. Затем центр смещают вправо на величину мм (поправка Брикса). Из нового центра строят лучи, параллельные ранее проведенным радиусам. Из новых точек на окружности проводят вертикальные линии до их пересечения с линиями индикаторной диаграммы. Точки пересечения дают значения Ргазов при этих углах поворота кривошипа. Линию Ро свернутой диаграммы продолжают вправо, обозначая на ней значения углов поворота кривошипа в масштабе 1мм=2о. Значения Ргазов (МПа) берут от линии Ро и откладывают на развертке. Полученные точки соединяют плавной кривой.

Динамический расчет двигателя

Для расчета деталей кривошипно-шатунного механизма 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

1. Строится индикаторная диаграмма.

2. троится 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.

5. Руководствуясь найденными размерами двигателя (S и D), определяется масса частей, движущихся возвратно-поступательно, и масса частей, совершающих вращательное движение. Для этой цели задаемся конструктивными массами поршневой и шатунной группы, пользуясь табл.4.1.

Значение масс поршня, шатуна и коленчатого вала определяются по формуле

где - конструктивная масса детали, отнесенная к площади поршня, (табл. 4.1. /1/ ).

- площадь поршня, .

Производим расчет полного значения масс, кг

Масса частей, движущихся возвратно-поступательно:

Масса вращающихся деталей:

Для V-образного двигателя масса вращающихся деталей определяется по формуле

Соответствие выбранных масс проверяем по формуле:

,МПа

где R-радиус кривошипа, м;

-угловая скорость коленчатого вала, ;

-отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Максимум удельной силы, для КамАЗ-740.10 при n=1700 об/мин, не должен превышать =0,6…1,4 МПа;

МПа

Удельную силу инерции движущихся масс определяем по формуле

Производится расчёт сил, действующих в КШМ, Н:

Силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс,

РJ=-mJR2(cos +cos2).

Центробежной силы инерции вращающихся масс,

KR=-mRR2.

Центробежная сила инерции вращающихся масс является результирующей двух сил:

- силы инерции вращающихся масс шатуна

KR.Ш=-mШ.КR2;

- силы инерции вращающихся масс кривошипа

KR.К=-m.КR2.

Суммарной силы, действующей на поршень,

Р=РГ+РJ,

где РГ -сила давления газов,

.

Нормальной силы, перпендикулярной к оси цилиндра,

N=Ptg.

Силы, действующей вдоль шатуна,

S=P/cos.

Нормальной силы, действующей вдоль радиуса кривошипа,

K=Pcos(+)/соs.

Тангенциальной силы, касательной окружности кривошипа,

Т=Рsin(+)/соs;

Значения тригонометрических функций для выбранного значения берутся из таблиц /1/. Расчет всех действующих сил производим через двадцать градусов поворота коленчатого вала. В интервале резкого повышения давления (приблизительно от до п.к.в.) расчет ведется через

Данные расчетов сил для различных углов сводятся в таблицу 3.

Таблица 3 - Числовые значения давлений и сил, действующих в КШМ

0	0,168	-0,780	-0,612	1,898	-8,814	-6,916	0,000	-6,916	-6,916	0,000	0,000
20	0,12	-0,704	-0,584	1,356	-7,957	-6,601	-0,612	-6,630	-5,994	-2,833	-169,984
40	0,1	-0,499	-0,399	1,130	-5,642	-4,512	-0,795	-4,582	-2,945	-3,509	-210,563
60	0,1	-0,224	-0,124	1,130	-2,533	-1,403	-0,337	-1,443	-0,409	-1,384	-83,038
80	0,1	0,049	0,149	1,130	0,556	1,686	0,465	1,749	-0,165	1,741	104,450
100	0,1	0,262	0,362	1,130	2,966	4,096	1,130	4,249	-1,824	3,838	230,259
120	0,1	0,390	0,490	1,130	4,407	5,537	1,332	5,695	-3,922	4,129	247,768
140	0,1	0,442	0,542	1,130	4,991	6,121	1,079	6,216	-5,383	3,108	186,498
160	0,1	0,450	0,550	1,130	5,086	6,216	0,577	6,243	-6,039	1,584	95,062
180	0,1	0,448	0,548	1,130	5,066	6,196	0,000	6,196	-6,196	0,000	0,000
200	0,1	0,450	0,550	1,130	5,086	6,216	-0,577	6,243	-5,644	-2,668	-160,071
220	0,1	0,442	0,542	1,130	4,991	6,121	-1,079	6,216	-3,996	-4,761	-285,660
240	0,1	0,390	0,490	1,130	4,407	5,537	-1,332	5,695	-1,615	-5,461	-327,667
260	0,11	0,262	0,372	1,243	2,966	4,209	-1,161	4,366	0,412	-4,347	-260,803
280	0,22	0,049	0,269	2,486	0,556	3,042	-0,839	3,155	1,354	-2,850	-170,988
300	0,4	-0,224	0,176	4,520	-2,533	1,987	-0,478	2,043	1,407	-1,482	-88,901
320	0,84	-0,499	0,341	9,492	-5,642	3,850	-0,678	3,909	3,385	-1,955	-117,299
325	0,99	-0,560	0,430	11,187	-6,326	4,861	-0,762	4,920	4,419	-2,164	-129,835
330	1,24	-0,615	0,625	14,012	-6,947	7,065	-0,963	7,130	6,599	-2,699	-161,922
335	1,61	-0,663	0,947	18,193	-7,495	10,698	-1,229	10,769	10,215	-3,408	-204,460
340	2,04	-0,704	1,336	23,052	-7,957	15,095	-1,400	15,159	14,663	-3,847	-230,833
345	2,4	-0,737	1,663	27,120	-8,327	18,793	-1,317	18,839	18,494	-3,592	-215,544
350	2,9	-0,761	2,139	32,770	-8,596	24,174	-1,135	24,201	24,004	-3,080	-184,823
355	3,5	-0,775	2,725	39,550	-8,759	30,791	-0,725	30,799	30,737	-1,962	-117,694
360	4,4	-0,780	3,620	49,720	-8,814	40,906	0,000	40,906	40,906	0,000	0,000
365	9,2	-0,775	8,425	103,960	-8,759	95,201	2,241	95,227	94,643	10,530	631,778
370	9,6	-0,761	8,839	108,480	-8,596	99,884	4,688	99,994	97,553	21,962	1317,703
375	8,6	-0,737	7,863	97,180	-8,327	88,853	6,224	89,071	84,215	29,009	1740,553
380	6,6	-0,704	5,896	74,580	-7,957	66,623	6,179	66,909	60,492	28,592	1715,544
385	4,9	-0,663	4,237	55,370	-7,495	47,875	5,499	48,190	41,066	25,217	1512,999
390	4	-0,615	3,385	45,200	-6,947	38,253	5,212	38,606	30,522	23,640	1418,389
395	3,2	-0,560	2,640	36,160	-6,326	29,834	4,677	30,198	21,756	20,943	1256,575
400	2,5	-0,499	2,001	28,250	-5,642	22,608	3,984	22,956	14,758	17,584	1055,049
405	2,04	-0,434	1,606	23,052	-4,908	18,144	3,529	18,484	10,335	15,325	919,527
410	1,7	-0,366	1,334	19,210	-4,136	15,074	3,187	15,407	7,248	13,596	815,755
415	1,4	-0,296	1,104	15,820	-3,340	12,480	2,830	12,797	4,840	11,846	710,790
420	1,16	-0,224	0,936	13,108	-2,533	10,575	2,543	10,876	3,085	10,430	625,776
440	0,7	0,049	0,749	7,910	0,556	8,466	2,335	8,782	-0,830	8,743	524,554
460	0,54	0,262	0,802	6,102	2,966	9,068	2,501	9,407	-4,038	8,496	509,758
480	0,42	0,390	0,810	4,746	4,407	9,153	2,201	9,414	-6,483	6,826	409,572
500	0,36	0,442	0,802	4,068	4,991	9,059	1,596	9,199	-7,966	4,600	276,011
520	0,3	0,450	0,750	3,390	5,086	8,476	0,786	8,513	-8,234	2,160	129,622
540	0,22	0,448	0,668	2,486	5,066	7,552	0,000	7,552	-7,552	0,000	0,000
560	0,19	0,450	0,640	2,147	5,086	7,233	-0,671	7,264	-6,568	-3,104	-186,259
580	0,16	0,442	0,602	1,808	4,991	6,799	-1,198	6,904	-4,438	-5,288	-317,300
600	0,14	0,390	0,530	1,582	4,407	5,989	-1,440	6,160	-1,747	-5,907	-354,415
620	0,11	0,262	0,372	1,243	2,966	4,209	-1,161	4,366	0,412	-4,347	-260,803
640	0,105	0,049	0,154	1,187	0,556	1,742	-0,481	1,807	0,776	-1,632	-97,938
680	0,1	-0,499	-0,399	1,130	-5,642	-4,512	0,795	-4,582	-3,968	2,291	137,469
700	0,1	-0,704	-0,604	1,130	-7,957	-6,827	0,633	-6,857	-6,632	1,740	104,405
720	0,1	-0,780	-0,612	1,898	-8,814	-6,916	0,000	-6,916	-6,916	0,000	0,000

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

Для построения полярной диаграммы наносятся прямоугольные координаты силы Т по горизонтали и силы К по вертикали. Для принятых в расчетах величин углов поворота коленчатого вала строится полярная диаграмма силы S, то есть откладываются ее составляющие (Т - по горизонтали, К - по вертикали), получая последовательно концы вектора S. Полученные точки 1, 2 и т. д. последовательно в порядке углов соединяют плавной кривой.

Для нахождения результирующей силы RШ.Ш на шатунную шейку необходимо полюс О переместить по вертикали вниз на величину вектора КR.Ш (КR.Ш ==-5,1.0,06.31691=1,82 кН- центробежная сила действующая на шатун, постоянна по величине и направлению) и обозначить эту точку ОШ. Затем вокруг точки ОШ проводится окружность любого радиуса, удобнее - радиусом шатунной шейки RШ.Ш.min. Точка ОШ соединяется с точками 1, 2 и всеми остальными через 20о тонкими прямыми линиями, конец которых должен выходить за пределы окружности. Вектор ОШ- для каждого угла дает и направление и значение результирующей силы (нагрузки) RШ.Ш.=S+KR.Ш на шатунную шейку.

Для построения развертки диаграммы нагрузки RШ.Ш в прямоугольные координаты через точку ОШ проводится горизонтальная линия, служащая осью углов . Углы обозначаются через выбранные 30о в пределах 0-720о и через эти точки проводятся вертикали. Для каждого угла 0, 1, 2 и т.д. берется значение результирующей силы RШ.Ш с полярной диаграммы нагрузки и откладывается по вертикали, причем все значения RШ.Ш считаются положительными. Точки соединяются плавной кривой результирующей силы RШ.Ш.=S+KR.Ш. На графике развертки обозначают точки (RШ.Ш)max, (RШ.Ш)min, (RШ.Ш)ср.

Средняя удельная нагрузка на подшипник, отнесенная к единице площади его диаметральной проекции, определится, как:

, МПа/м,

где: - диаметр шатунной шейки;

- рабочая ширина вкладыша (принимаем).

Если переместить центр ОШ вниз на значение силы КR, получим результирующую силу, действующую на колено вала.

Пользуясь полярной диаграммой, строим диаграмму износа шейки, дающую условное представление о характере износа в предположении, что износ пропорционален усилиям, действующим на шейку, и происходит в секторе 60о от мгновенного направления силы S.

Для этого ниже полярной диаграммы строится еще одна окружность, радиусом RШ.Ш.min. К внешней стороне окружности прикладываются векторы усилий, параллельные соответствующим векторам Ош- полярной диаграммы (параллельно силам S) так, чтобы линия действия их проходила через центр. Значение усилий RШ.Ш. для каждого угла берется с развернутой диаграммы нагрузки, и под углом 60о к направлению каждого усилия в обе стороны проводятся кольцевые полоски, высота которых пропорционально этому усилию. Суммарная площадь этих полосок в итоге представляет собой условную диаграмму износа. На диаграмме износа шейки видна зона наибольших и наименьших давлений на нее. В месте наименьших давлений проводится осевая линия, где должно выводиться отверстие подвода масла к подшипнику.

Под графиком развернутой диаграммы нагрузки строят кривую суммарного индикаторного крутящего момента. Для этого по оси абсцисс откладывают значение угла поворота кривошипа в пределах от 0о до 720/8=90є.

По оси ординат откладывается значение крутящего момента, равное Мi=ТR, в масштабе м=20 Нм/мм, значение силы Т берется с построенного на листе 1 графика.

Предполагается, что крутящий момент в отдельных цилиндрах изменяется одинаково, лишь со сдвигом на угол =720/i. Поэтому берется участок силы Т в пределах от 0о до (720/i)о, значение ее умножается на радиус кривошипа и полученные значения крутящего момента откладываются на строящемся графике. Затем берется следующий равный участок силы Т и т.д. Таким образом, получается число кривых крутящего момента, равное i.

Кривая суммарного индикаторного крутящего момента многоцилиндрового двигателя на участке получается путем графического суммирования полученного числа i кривых крутящих моментов для отдельных цилиндров. Среднее значение индикаторного момента определится, как

(Мi)ср= (F2-F1)/,

где F1 и F2 - положительная и отрицательная площади диаграммы,

(Мi)ср=10*(31+196+192+152+96+42+10-2+8+41)/10=762

Ввиду того, что при построении диаграммы индикаторного крутящего момента двигателя не учитывались затраты на трение, привод вспомогательных механизмов и т.д., для получения значения действительного эффективного крутящего момента необходимо учесть величину механического КПД:

(Ме)ср = (Мi)срМ,

(Ме)ср =7620,79=609,6 Нм.

Полученное значение среднего эффективного крутящего момента следует сопоставить с расчетным значением

(Ме)расч. = 9554Nе/nном, Нм,

(Ме)расч. = 9554115/1700=646,3 Нм.

е=(646,3-609,6)*100/679=5 %.

Отклонение графически полученного значения момента от его расчётного значения не превышает ±5%.

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

Sп=R[(1-cosц)+л/4(1-cos2ц)],

Wп=Rщ(sinц)+л/2sin2ц),

jп=Rщ2(cosц+лcos2ц).

Результаты расчётов сводим в таблицу.

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

0	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	1901,467	513,396	2414,863
20	0,004	0,001	0,005	3,653	0,927	4,580	1786,795	393,284	2180,079
40	0,014	0,003	0,017	6,866	1,420	8,286	1456,608	89,150	1545,759
60	0,030	0,006	0,036	9,250	1,249	10,499	950,734	-256,698	694,036
80	0,050	0,008	0,057	10,519	0,493	11,012	330,186	-482,435	-152,248
100	0,070	0,008	0,078	10,519	-0,493	10,026	-330,186	-482,435	-812,621
120	0,090	0,006	0,096	9,250	-1,249	8,001	-950,734	-256,698	-1207,432
140	0,106	0,003	0,109	6,866	-1,420	5,446	-1456,608	89,150	-1367,458
160	0,116	0,001	0,117	3,653	-0,927	2,726	-1786,795	393,284	-1393,510
180	0,120	0,000	0,120	0,000	0,000	0,000	-1901,467	513,396	-1388,071
200	0,116	0,001	0,117	-3,653	0,927	-2,726	-1786,795	393,284	-1393,510
220	0,106	0,003	0,109	-6,866	1,420	-5,446	-1456,608	89,150	-1367,458
240	0,090	0,006	0,096	-9,250	1,249	-8,001	-950,734	-256,698	-1207,432
260	0,070	0,008	0,078	-10,519	0,493	-10,026	-330,186	-482,435	-812,621
280	0,050	0,008	0,057	-10,519	-0,493	-11,012	330,186	-482,435	-152,248
300	0,030	0,006	0,036	-9,250	-1,249	-10,499	950,734	-256,698	694,036
320	0,014	0,003	0,017	-6,866	-1,420	-8,286	1456,608	89,150	1545,759
325	0,011	0,003	0,014	-6,126	-1,355	-7,481	1557,591	175,592	1733,183
330	0,008	0,002	0,010	-5,341	-1,249	-6,589	1646,719	256,698	1903,417
335	0,006	0,001	0,007	-4,514	-1,105	-5,619	1723,315	330,005	2053,319
340	0,004	0,001	0,005	-3,653	-0,927	-4,580	1786,795	393,284	2180,079
345	0,002	0,001	0,003	-2,764	-0,721	-3,485	1836,676	444,614	2281,290
350	0,001	0,000	0,001	-1,855	-0,493	-2,348	1872,580	482,435	2355,014
355	0,000	0,000	0,000	-0,931	-0,250	-1,181	1894,232	505,597	2399,828
360	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	1901,467	513,396	2414,863
365	0,000	0,000	0,000	0,931	0,250	1,181	1894,232	505,597	2399,828
370	0,001	0,000	0,001	1,855	0,493	2,348	1872,580	482,435	2355,014
375	0,002	0,001	0,003	2,764	0,721	3,485	1836,676	444,614	2281,290
380	0,004	0,001	0,005	3,653	0,927	4,580	1786,795	393,284	2180,079
385	0,006	0,001	0,007	4,514	1,105	5,619	1723,315	330,005	2053,319
390	0,008	0,002	0,010	5,341	1,249	6,589	1646,719	256,698	1903,417
400	0,014	0,003	0,017	6,866	1,420	8,286	1456,608	89,150	1545,759
405	0,018	0,004	0,022	7,553	1,442	8,995	1344,540	0,000	1344,540
410	0,021	0,005	0,026	8,182	1,420	9,602	1222,240	-89,150	1133,089
415	0,026	0,005	0,031	8,750	1,355	10,105	1090,637	-175,592	915,045
420	0,030	0,006	0,036	9,250	1,249	10,499	950,734	-256,698	694,036
440	0,050	0,008	0,057	10,519	0,493	11,012	330,186	-482,435	-152,248
460	0,070	0,008	0,078	10,519	-0,493	10,026	-330,186	-482,435	-812,621
480	0,090	0,006	0,096	9,250	-1,249	8,001	-950,734	-256,698	-1207,432
500	0,106	0,003	0,109	6,866	-1,420	5,446	-1456,608	89,150	-1367,458
520	0,116	0,001	0,117	3,653	-0,927	2,726	-1786,795	393,284	-1393,510
540	0,116	0,001	0,117	3,653	-0,927	2,726	-1786,795	393,284	-1393,510
560	0,120	0,000	0,120	0,000	0,000	0,000	-1901,467	513,396	-1388,071
580	0,116	0,001	0,117	-3,653	0,927	-2,726	-1786,795	393,284	-1393,510
600	0,106	0,003	0,109	-6,866	1,420	-5,446	-1456,608	89,150	-1367,458
620	0,090	0,006	0,096	-9,250	1,249	-8,001	-950,734	-256,698	-1207,432
640	0,070	0,008	0,078	-10,519	0,493	-10,026	-330,186	-482,435	-812,621
660	0,050	0,008	0,057	-10,519	-0,493	-11,012	330,186	-482,435	-152,248
680	0,014	0,003	0,017	-6,866	-1,420	-8,286	1456,608	89,150	1545,759
700	0,004	0,001	0,005	-3,653	-0,927	-4,580	1786,795	393,284	2180,079
720	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	1901,467	513,396	2414,863

Уравновешивание двигателя

После выполнения динамического расчета производится анализ уравновешенности рассматриваемого двигателя.

Силы и моменты, действующие в кривошипно-шатунном механизме, непрерывно изменяются и, если они не уравновешены, 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 имеет колена, расположенные под углом 90є. Порядок работы 1-5-4-2-6-3-7-8 .

Центробежные силы инерции рассчитываемого двигателя полностью уравновешены:=0.

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

.

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 =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.

Расчет и проектирование деталей двигателя

Расчет поршня

Определяем основные размеры поршня

На основании данных расчетов (теплового, скоростной характеристики и динамического): диаметр цилиндра D=120 мм; ход поршня S=120 мм; действительное максимальное давление сгорания pZ=9,60 МПа при n=1700 мин-1; площадь поршня FП=113,09 см2; наибольшую нормальную силу N=0,00622 МН при угле 375 градусов; массу поршневой группы mП=2,85 кг; максимальную частоту вращения холостого хода nx.x.max=2930 мин-1; значение л=0,27.

В соответствии с существующими аналогичными двигателями и с учетом соотношений, приведенных в таблице 7.1 /1/, принимаем: высоту поршня Н=120 мм; высоту юбки поршня hю=80 мм; радиальную толщину кольца t=5,2 мм; радиальный зазор кольца в канавке поршня ?t=0,8 мм; толщину стенки головки поршня s=12 мм; величину верхней кольцевой перемычки hП=6 мм; число и диаметр масляных каналов в поршне nМ=10 и dM=2 мм.

Материал поршня - алюминиевый сплав, коэффициент линейного расширения б=2210-6 1/К; материал гильзы цилиндра - серый чугун, линейного расширения б=1110-6 1/К.

Определяем напряжение сжатия в сечении x-x:

, МПа.

При этом площадь сечения х-х равна

, м2,

и значения

, м2,

, МН,

, м,

м,

м2,

м2,

МН,

МПа.

Определяем напряжение разрыва в сечении х - х:

Максимальная угловая скорость холостого хода равна

, рад/с,

рад/с.

Масса головки поршня с кольцами, расположенными выше сечения х- х равна

, кг,

кг.

Сила инерции возвратно-поступательных масс определится для режима максимальной частоты вращения холостого хода

, МН,

МН.

Напряжение разрыва определится, как

МПа,

МПа.

Определяем напряжения среза кольцевой перемычки:

, МПа,

МПа

Определяем напряжения изгиба кольцевой перемычки:

, МПа,

МПа.

Сложное напряжение определится

, МПа,

Определяем удельное давление поршня на стенку цилиндра:

, МПа,

МПа.

, МПа,

МПа.

Для автотракторных двигателей и

Гарантированная подвижность поршня в цилиндре достигается за счет установления оптимальных зазоров между цилиндром и поршнем при их неодинаковом расширении в верхнем сечении головки поршня ?r? и нижнем сечении юбки ??ю.

Диаметры головки и юбки поршня с учетом монтажных зазоров:

, мм; мм,

где , мм;, мм,

мм,

мм,

мм,

мм.

Определяем диаметральные зазоры в горячем состоянии

, мм,

, мм,

где Тц=388К, Тг=493К, Тю=428К при жидкостном охлаждении двигателя, То=293К-начальная температура цилиндра и поршня.

-коэффициенты линейного расширения материалов цилиндра и поршня;

-для чугуна

-для алюминиевых сплавов

мм,

мм.

Тепловые зазоры обеспечены

Расчет поршневого пальца

Принимаем действительное максимальное давление сгорания pzmax=9,60 МПа, наружный диаметр пальца dп=45 мм, внутренний диаметр пальца dв=27 мм, длину пальца lп=100 мм, длину втулки шатуна lш=46 мм, расстояние между торцами бобышек b=55 мм.

Назначаем материал поршневого пальца - сталь 12ХН3А, модуль упругости материала Е=2,2105 МПа. Палец плавающего типа.

Определяем силу, действующую на палец:

-газовую

, МН,

МН,

-инерционную

, МН,

где щм = рnм/30, рад/с,

щм = р2600/30=272,13 рад/с,

МН,

-расчетную

, МН,

где k=0,72,

МН.

Определяем удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна

, МПа,

МПа.

Определяем удельное давление пальца на бобышки

, МПа,

МПа.

Определяем напряжение изгиба в среднем сечении пальца

, МПа,

,

где - отношение внутреннего диаметра к наружному,

Определяем касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна

, МПа,

.

Определяем наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации

, мм,

.

Определяем напряжения овализации на внешней поверхности пальца:

в горизонтальной плоскости (ш=0°)

, МПа,

МПа,

в вертикальной плоскости (ш=90°)

, МПа,

МПа.

Определяем напряжения овализации на внутренней поверхности пальца:

наибольшее напряжение в горизонтальной плоскости (ш=0°)

, МПа,

МПа,

в вертикальной плоскости (ш=90°)

, МПа,

МПа.

Наибольшее напряжение овализации возникает на внутренней поверхности пальца в горизонтальной плоскости:

МПа.

Расчет поршневого кольца

Назначаем материал кольца - серый легированный чугун, модуль упругости материала Е=1,2105 МПа.

Определяем среднее значение давления кольца на стенку цилиндра

, МПа,

где А0=3t, мм,

мм-разность между величинами зазоров кольца в свободном и рабочем состояниях,

МПа.

Определяем давление кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности

, МПа,

где мх-переменный коэффициент, определяемый изготовителем в соответствии с принятой формой эпюры давления кольца на зеркало цилиндра. Для каплевидной формы эпюры давления кольца имеем:

Угол ш, град.	0	30	60	90	120	150	180
Коэффициент мк	1,05	1,05	1,14	0,9	0,45	0,67	2,85
Давление р, МПа	...

Подобные документы

• Расчет автомобильного двигателя ЗИЛ-508.10

  Особенности конструкции и рабочий процесс автомобильного двигателя внутреннего сгорания. Тепловой, динамический и кинематический расчет двигателя. Построение индикаторных диаграмм, уравновешивание двигателя. Расчет и проектирование деталей и систем.
  
  курсовая работа [1,0 M], добавлен 08.02.2012
  

• Параметры двигателя марки КАМАЗ-740.11-240

  Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания. Расчет рабочего цикла двигателя, определение индикаторных и эффективных показателей рабочего цикла. Параметры цилиндра и тепловой баланс двигателя. Расчет и построение внешней скоростной характеристики.
  
  курсовая работа [220,0 K], добавлен 10.04.2012
  

• Тепловой и динамический расчет автомобильного двигателя

  Тепловой расчет двигателя. Выбор топлива, определение его теплоты сгорания. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя. Расчет сил давления газов и расчет сил инерции.
  
  курсовая работа [1,0 M], добавлен 01.03.2010
  

• Расчет двигателя внутреннего сгорания

  Тепловой расчет ДВС автомобиля КамАЗ-740, анализ основных параметров. Определение индикаторных показателей рабочего цикла; расчет процесса впуска, сжатия, сгорания, расширения. Оценка влияния продолжительности сгорания на эффективность рабочего цикла.
  
  курсовая работа [799,1 K], добавлен 20.05.2011
  

• Проектирование двигателя внутреннего сгорания

  Расчет параметров рабочего процесса карбюраторного двигателя, индикаторных и эффективных показателей. Тепловой баланс двигателя внутреннего сгорания. Расчет и построение внешних скоростных характеристик. Перемещение, скорость и ускорение поршня.
  
  курсовая работа [115,6 K], добавлен 23.08.2012
  

• Тепловой расчёт двигателя внутреннего сгорания ВАЗ 2103

  Модернизация двигателя внутреннего сгорания автомобиля ВАЗ-2103. Особенности конструкции двигателя: тип, степень сжатия, вид и марка топлива. Тепловой расчет, коэффициент теплоиспользования. Расчет механических потерь и эффективных показателей двигателя.
  
  курсовая работа [452,2 K], добавлен 30.09.2015
  

• Расчет основных параметров и характеристик двигателя внутреннего сгорания ЗМЗ 402

  Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания. Параметры рабочего тела и остаточных газов. Процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Внешние скоростные характеристики, построение индикаторной диаграммы. Расчет поршневой и шатунной группы.
  
  курсовая работа [4,2 M], добавлен 17.07.2013
  

• Расчет автотракторного двигателя внутреннего сгорания (прототип ЗИЛ-130)

  Тепловой расчёт двигателя. Определение основных размеров и удельных параметров двигателя. Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна. Расчет индикаторных параметров четырехтактного дизеля. Динамика и уравновешивание двигателя внутреннего сгорания.
  
  курсовая работа [396,0 K], добавлен 18.12.2015
  

• Тепловой расчет двигателей внутреннего сгорания

  Определение режимов для проведения теплового расчета двигателя. Выявление параметров рабочего тела, необходимого количества горючей смеси. Рассмотрение процессов: пуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Выполненно построение индикаторных диаграмм.
  
  курсовая работа [85,8 K], добавлен 03.11.2008
  

• Тепловой и динамический расчет дизельного двигателя ЯМЗ-236

  Общие сведения об автомобиле ЯМЗ-236. Тепловой расчет и внешняя скоростная характеристика двигателя. Сущность процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Индикаторные параметры рабочего цикла двигателя. Конструкторский расчет его деталей.
  
  курсовая работа [539,1 K], добавлен 07.12.2011
  

• Рабочие процессы и энергетические установки

  Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания, параметры окружающей среды и остаточных газов. Описание процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Индикаторные параметры рабочего цикла. Характеристика эффективных показателей двигателя.
  
  курсовая работа [786,4 K], добавлен 22.03.2013
  

• Тепловой и динамический расчет автомобильного двигателя

  Определение параметров конца впуска, сжатия, сгорания и расширения: температуры и давления газов в цилиндре, эффективных показателей двигателя и размеров его цилиндров. Методика динамического расчёта автомобильного двигателя. Расчет поршневой группы.
  
  курсовая работа [180,8 K], добавлен 11.12.2013
  

• Проектирование и расчет двигателей внутреннего сгорания

  Расчет скоростной характеристики, номинальной мощности двигателя. Основные параметры, характеризующие работу дизеля. Процесс впуска, сжатия, сгорания и расширения. Построение индикаторной диаграммы. Тепловой, кинематический, динамический расчет двигателя.
  
  курсовая работа [1012,7 K], добавлен 21.01.2015
  

• Поршневые двигатели внутреннего сгорания

  Техническая характеристика двигателя внутреннего сгорания. Тепловой расчет рабочего цикла и свойства рабочего тела. Процессы выпуска, сжатия, сгорания, расширения и проверка точности выбора температуры остаточных газов, построение индикаторной диаграммы.
  
  курсовая работа [874,5 K], добавлен 09.09.2011
  

• Расчет автотракторных двигателей внутреннего сгорания

  Тепловой расчет автотракторного двигателя: определение основных размеров, построение индикаторной диаграммы и теоретической скоростной (регуляторной) характеристики мотора. Вычисление температуры и давления остаточных газов, показателя адиабаты сжатия.
  
  курсовая работа [1005,3 K], добавлен 16.06.2011
  

• Методика теплового расчета двигателя внутреннего сгорания

  Применение на автомобилях и тракторах в качестве источника механической энергии двигателей внутреннего сгорания. Тепловой расчёт двигателя как ступень в процессе проектирования и создания двигателя. Выполнение расчета для прототипа двигателя марки MAN.
  
  курсовая работа [169,7 K], добавлен 10.01.2011
  

• Тепловой и динамический расчет двигателя

  Исходные данные для теплового расчета поршневого двигателя внутреннего сгорания. Тепловой, динамический расчет и определение размеров двигателя. Порядок выполнения вычислений параметров поршневого двигателя. Описание устройства воздушного фильтра.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 11.09.2009
  

• Расчет рабочего процесса тепловозного двигателя внутреннего сгорания

  Особенности определения основных размеров двигателя, расчет параметров его рабочего цикла, сущность индикаторных и эффективных показателей. Построение расчетной индикаторной диаграммы. Расчет внешнего теплового баланса и динамический расчет двигателя.
  
  курсовая работа [184,3 K], добавлен 23.07.2013
  

• Расчет двигателя внутреннего сгорания автомобиля КамАЗ

  Показатели эффективной работы и определение основных параметров впуска, сжатия и процессов сгорания в двигателе. Составление уравнения теплового баланса и построение индикаторной диаграммы. Динамическое исследование кривошипно-шатунного механизма.
  
  курсовая работа [253,7 K], добавлен 16.09.2010
  

• Тепловой расчет двигателя автомобиля

  Основные параметры автомобильного двигателя. Определение давления в конце процессов впуска, сжатия, расширения и выпуска. Построение индикаторной диаграммы карбюраторного двигателя. Расчет массы поршневой группы, силы давления газов и крутящих моментов.
  
  курсовая работа [147,8 K], добавлен 20.01.2016
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам