Расчет автомобильного двигателя

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

http: ///

Задание на курсовой проект

Спроектировать двигатель для легкового автомобиля по следующим исходным данным.

Исходные данные

1. Тип двигателя и его назначение … бензиновый для легкового автомобиля

2. Диаметр цилиндра, м … 0,082

3. Ход поршня, м … … 0,070

4. Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна л … 0,280

5. Число цилиндров … … L-4

6. Частота вращения, об/мин… 5800

7. Число клапанов на цилиндр … 2

8. Средняя скорость заряда в клапане, м/с… 100

9. Коэффициент избытка воздуха … 0,95

10. Повышение давления в компрессоре. 1,0

11. Подогрев при впуске, град… 5

12. Коэффициент сопротивления при впуске. 2,3

13. Давление остаточного газа, МПа… 0,110

14. Коэффициент очистки остаточных газов … 0,93

15. Коэффициент дозарядки … 1,02

16. Степень сжатия … … 9,4

17. Молекулярная масса топлива, кг/моль… 120

18. Молекулярная масса воздуха, кг/моль… 28,97

19. Низшая теплота сгорания бензина, кДж/кг … 44 000

20. Атмосферное давление, МПа… … 0,1

21. Температура окружающего воздуха, К … 293

22. Универсальная газовая постоянная воздуха, кДж/(кгК). 287

23. Состав бензина… С=0,855; Н=0,145

Введение

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 двигателя.

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.

С целью углубленного изучения конструкции и работы двигателя при различных режимах эксплуатации в данном проекте рассмотрены принципы разработки и методы выбора оптимальных вариантов конструкторских решений при расчете бензинового двигателя, а также правилами оформления технологической документации в соответствии с государственными стандартами ЕСКД, ЕСТД, отраслевыми стандартами и другой нормативно-технической документацией.

Для создания чертежей двигателя (продольный и поперечный разрезы) использовалась система КОМПАС-ЗD. Система обладает собственным математическим ядром и параметрической технологией. Основная задача, решаемая системой — это моделирование изделий с целью сокращения периода проектирования и скорейшего их запуска в производство. Расчет и построение графиков производились в программе Advanced Grapher и Microsoft Excel, их корректировка и доработка в — Adobe Photoshop и Adobe Illustrator.

В настоящее время требования к автомобилям и их двигателям становятся все более жесткими. Так при прочих равных условиях стараются получить незначительную собственную массу автомобиля, большой полезный объём салона, низкий уровень шума, вибрации, токсичности отработавших газов и в целом повышенную комфортность автомобиля. Двигатели должны быть экономичными, надёжными, динамичными для обеспечения режимов эксплуатации в условиях городской езды.

1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

На основании исходных данных производим следующие расчеты.

1. 1 Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

кмоль воздуха/кг топлива;

кг воздуха/кг топлива.

Рассчитываем количество свежего заряда (воздуха):

кмоль воздуха /кг топлива.

Рассчитываем количество горючей смеси:

кмоль/кг.

1. 2 Параметры отработавших газов

При <l количество отдельных компонентов продуктов сгорания в расчете на 1 кг топлива равно:

оксида углерода:

;

где k- экспериментальный коэффициент, зависящий от отношения углерода С и водорода Н в топливе, определяется по формуле:

;

кмоль/кг;

углекислого газа:

кмоль/кг;

водорода:

кмоль/кг;

водяного пара:

кмоль/кг;

азота: кмоль/кг;

кислорода: кмоль/кг.

Общее количество продуктов сгорания дизельного топлива и бензина:

Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

двигатель динамический шатунный шейка

.

Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси для бензиновых двигателей.

1.3 Расчет первого такта (впуск).

Определяем потери давления во впускном тракте при впуске:

;

кг/м3;

МПа.

Рассчитываем давление в конце впуска в цилиндре двигателя:

МПа.

Рассчитываем коэффициент остаточного газа в двигателе:

Предварительно принимается:

= 900… 1100 К -- для бензиновых ДВС.

Принимаем = 1100 К;

Определяем температуру в конце впуска в двигателе:

К;

.

Рассчитываем коэффициент наполнения двигателя:

1.4 Расчет второго такта (сжатие-).

Показатель политропы сжатия определяется по эмпирической зависимости:

об/мин; об/сек;

;

где — номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя,.

Показатель политропы сжатия для бензиновых двигателей = 1,30… 1,39.

Давление в конце сжатия:

МПа.

Температура в конце сжатия:

К;

6

.

Лист

Изм.

1. 5 Расчет участка подвода тепла

В результате расчета этого участка должны быть определены значения, и, после подвода тепла.

Определение параметров процесса сгорания в бензиновых двигателях.

Уравнение сгорания для бензиновых двигателей имеет вид:

.

— средняя мольная теплоемкость свежего заряда при постоянном объеме:

кДж/(кмоль град);

— средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания, при =0,8… 1,0; определяется из выражения:

;

Коэффициент использования тепла принимается для бензиновых двигателей = 0,85… 0,95;

Примем = 0,90.

— потери тепла в связи с неполнотой сгорания из-за недостатка кислорода определяются по уравнению:

кДж/кг.

Все величины, входящие в уравнение сгорания, за исключением и известны. Если обозначить левую (известную) часть уравнения через S' подставить значение из уравнения сгорания, получим:

или;

;

;

.

Для бензиновых двигателей =1,02… 1,12;

;

Решим квадратное уравнение:;

;

К;

Определим температуру в конце процесса сгорания которая для бензиновых ДВС в зависимости от сорта топлива, состава смеси, степени сжатия и других факторов находится в пределах = 2500… 3000 К;

.

Определим давление в цилиндре после подвода тепла:

Степень повышения давления рекомендуется принимать в пределах = 2,5… 4,0, при этом МПа.

Возьмем =4,0;

МПа.

1.6 Расчет третьего такта (расширение)

Показатель политропы расширения может быть определен по эмпирической зависимости:

;

Показатель политропы расширения для бензиновых двигателей = 1,23… 1,30. Для бензиновых и газовых двигателей давление и температура в конце расширения:

МПа;

К.

Для оценки точности теплового расчета проводится проверка ранее принятой температуры отработавших газов для бензиновых двигателей:

К;

.

Расхождение допускается в пределах (5… 7)%.

1.7 Расчет четвертого такта (очистка цилиндра-)

Задано const, МПа.

1.8 Индикаторные параметры рабочего цикла

Для бензинового двигателя, работающего по циклу V = const, теоретическое индикаторное давление (индикаторная работа, совершаемая в единице рабочего объема), равно:

Действительное среднее индикаторное давление:

МПа;

где 0,92 < < 0,97, здесь — коэффициент, учитывающий «скругление» индикаторной диаграммы, примем =0,92.

Рассчитываем индикаторную мощность и индикаторный крутящий момент двигателя:

л;

КВт;

Для четырехтактных двигателей коэффициент тактности =4;

Нм.

Определяем индикаторный КПД и удельный индикаторный расход топлива:

;

г/кВтч; (Здесь в МПа, в МДж.)

1.9 Эффективные параметры рабочего цикла

Рассчитываем среднее давление механических потерь (работа, затрачиваемая на трение и привод вспомогательных агрегатов, приходящая на единицу рабочего объема):

, МПа,

где и — коэффициенты, зависящие от числа цилиндров и от отношения хода поршня к диаметру цилиндра и типа камеры сгорания;

Средняя скорость поршня, м/с:

м/с.

Значения коэффициентов и.

Тип двигателя

Карбюраторный S/D ?1, i? 6

0,034

0,0113

МПа.

Рассчитываем среднее эффективное давление (эффективную работу, снимаемую с единицы рабочего объема):

МПа.

Рассчитываем механический КПД:

.

Его величина для бензиновых двигателей = 0,70… 0,85.

Определяем эффективную мощность:

кВт.

Определяем эффективный КПД:; он составляет для двигателей с искровым зажиганием = 0,18… 0,30.

Определяем эффективный удельный расход топлива:

г/кВтч;

для бензиновых двигателей = 300…370 г/кВтч,

Эффективный крутящий момент:

Нм.

Здесь подставляется в об/мин.

Расход топлива:

кг/час.

Литровая мощность:

кВт/л.

1. 10 Построение индикаторных диаграмм в координатах (Р-V)

, м3

, м3

, м3

, МПа

, МПа

, МПа

, МПа

, МПа

, МПа

, МПа

— для политропы сжатия;

— для политропы расширения.

1. 11 Тепловой баланс

Доля теплоты, затраченная на полезную работу, определена в тепловом расчете =0,288.

Доля теплоты, потерянная в бензиновых ДВС при из-за недогорания топлива:

Доля теплоты, унесенная с отработавшими газами:

Рассчитываем температуру отработавших газов:

Определяем энтальпию отработавших газов бензиновых двигателей при температурах

: ,

кДж/кмоль. Для определения пользуются соответствующей таблицей. По таблице методом линейного интерполирования найдем:, кДж/кмоль.

Тогда,, кДж/кмоль

Определяем энтальпию топливно-воздушной смеси в конце впуска:

, кДж/кмоль

, кДж/кг

Доля тепла передаваемой охлаждающей среде:

.

1. 12 Скоростная характеристика двигателя

Для бензинового двигателя построение внешней скоростной характеристики ведется в интервале, где, об/мин;, об/мин. Возьмем: об/мин; об/мин.

Внешнюю скоростную характеристику строим по следующим эмпирическим соотношениям:

Мощность двигателя:

, кВт

Крутящий момент:

, Нм.

Среднее эффективное давление 4-х тактного двигателя:

, МПа.

Среднее давление механических потерь:

, МПа

Среднее индикаторное давление:

, МПа

Удельный эффективный расход топлива:

, г/кВтч

Часовой расход топлива:

, кг/ч

Полученные данные заносим в таблицу 1, по ним строим внешнюю характеристику двигателя.

Таблица 1. Результаты расчета внешней скоростной характеристики

, об/мин

, кВт

, Нм

, МПа

, МПа

, МПа

, г/кВтч

, кг/ч

800

10,342

123,509

1,049

0,055

1,105

307,849

3,183

1300

17,631

129,579

1,101

0,068

1,169

286,738

5,056

1800

25,247

134,009

1,139

0,081

1,220

269,973

6,816

2300

32,932

136,798

1,162

0,095

1,257

257,551

8,482

2800

40,427

137,946

1,172

0,108

1,280

249,473

10,086

3300

47,477

137,454

1,168

0,121

1,289

245,738

11,667

3800

53,822

135,321

1,150

0,134

1,284

246,346

13,259

4300

59,205

131,548

1,118

0,147

1,265

251,297

14,878

4800

63,369

126,134

1,072

0,181

1,232

260,592

16,514

5300

66,056

119,079

1,012

0,174

1,185

274,229

18,115

5800

67,010

110,383

0,938

0,187

1,125

292,210

19,581

6100

66,642

104,378

0,887

0,195

1,081

305,083

20,331

2. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Динамический расчет автомобильного двигателя производиться на режиме максимальной мощности по результатам теплового расчета. В результате расчета необходимо определить следующие силы и моменты, действующие на кривошипно-шатунном механизме двигателя (рисунок):

— избыточное давление газов над поршнем, МПа;

— удельную суммарную силу, действующую на поршень, МПа;

— удельную суммарную силу, воспринимаемую стенками цилиндра (нормальное давление), МПа;

— удельную силу инерции от возвратно-поступательно движущихся масс, МПа;

— удельную силу, действующую вдоль шатуна, МПа;

— удельную силу, действующую вдоль кривошипа, МПа;

— удельную силу, направленную по касательной к окружности радиуса кривошипа, МПа;

— крутящий момент от одного цилиндра, Нм;

— крутящий момент от i цилиндров, Нм;

— удельную центробежную силу инерции от неуравновешенных вращающихся масс, сосредоточенных на радиусе кривошипа, МПа;

— удельную силу, действующую на шатунную шейку, МПа.

Расчетные значения всех сил сводятся в таблицу 3, на основании данных которых строятся их графики.

2.1 Расчет сил, действующих в КШМ

Построение развернутой индикаторной диаграммы в координатах.

Перестройку индикаторной диаграммы из в развернутую диаграмму удельных давлений (в координатах), действующих на поршень, проще выполнить графическим методом Брикса. Метод Брикса заключается в том, что на длине хода поршня построенной индикаторной диаграммы в координатах описывают полуокружность с центром в точке О. Для учета влияния длины шатуна откладывают от центра полуокружности (точки О) по направлению нижней мертвой точки бицентровую поправку Брикса в масштабе диаграммы

.

Тогда

, мм

где R- радиус кривошипа; для центрального механизма;

— отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Из точки проводят ряд лучей (рекомендуется не менее 5) под углами до пересечения с полуокружностью. Проекции концов этих лучей на линии процесса всасывания, сжатия, расширения и выпуска указывают, какие точки рабочего процесса соответствуют тем или иным углам поворота коленчатого вала. При построении развернутой индикаторной диаграммы после ее скругления определяют максимальные значения сил от давления газов и результирующей силы.

Рассчитываем избыточное давление газов над поршнем:

, МПа

, МПа

Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ занося результаты в таблицу 3.

Определяем удельное значение силы инерции от возвратно-поступательного движения масс поршневой группы:

, МПа

Здесь — определяется по статистическим данным,, рад/с,, мм.

По статистическим данным определим и методом линейного интерполирования:, .

, МПа.

Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ занося результаты в таблицу 3.

Рассчитываем удельную суммарную силу, действующую вдоль оси цилиндра:

, МПа.

, МПа

Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 3.

Определим удельную суммарную силу, действующую на стенку цилиндра:

, МПа.

Здесь — удельная суммарная сила, действующая на поршневой палец.

, МПа;, МПа

Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 3.

Рассчитываем удельную суммарную силу, действующую вдоль шатуна:

, МПа;, МПа.

Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 3.

Определяем удельную силу, действующую вдоль кривошипа:

, МПа;, МПа.

Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 3.

Рассчитываем удельную суммарную силу, действующую по касательной к кривошипу:

, МПа;, МПа.

Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 3.

2.1.9. Определяем крутящий момент от одного цилиндра:

, Нм.

Здесь, м2, — площадь поршня.

, Нм.

Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 3.

Определяем крутящий момент от i цилиндров, пользуясь таблицей 2.

Таблица 2. Результаты расчета суммарного крутящего момента (1−3-4−2).

Цилиндры

, Нм

1

3

4

2

, Нм

, Нм

, Нм

, Нм

0

0

540

0

180

0

360

0

0

30

-238,74

570

-106,38

210

-106,73

390

288,13

-165,72

60

-135,42

600

-181,218

240

-180,92

420

144,49

-353,09

90

108,62

630

-108,61

270

-117,86

450

236,13

118,27

120

182,35

660

135,42

300

97,00

480

242,93

657,71

150

106,38

690

240,09

330

137,29

510

132,26

616,03

180

0

720

0

360

0

540

0

0

Период изменения суммарного крутящего момента равен:.

После построения графика суммарного крутящего момента определяется средний индикаторный момент:

, Нм.

Приблизительно величина

, Нм.

Здесь , — площади диаграммы суммарного крутящего момента, расположенные над и под осью абсцисс соответственно; - длина диаграммы, соответствующая периоду изменения суммарного крутящего момента; - масштаб крутящего момента по оси ординат, Нм/мм. Полученное значение сравниваем со значением среднего индикаторного момента, определенным в тепловом расчете.

Рассчитаем удельную центробежную силу инерции от вращающихся неуравновешенных масс, сосредоточенных на радиусе кривошипа:

, МПа,

где

Рассчитываем силу, действующую на поверхность шатунной шейки:

, МПа

, МПа

Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 3.

2.2 Построение развернутой диаграммы нагрузки на поверхность шатунной шейки

В таблице 3 рассчитана сила, действующая на поверхность шатунной шейки. Строим ее диаграмму в зависимости от угла поворота кривошипа и определяем среднее значение:

, МПа

Среднее значение силы можно определить, подсчитав площадь между графиком и осью абсцисс, разделив на длину диаграммы. Полученная величина умножается на масштаб по оси ординат.

Приблизительно величина

,

где F — площадь между графиком и осью абсцисс; - длина диаграммы;

— масштаб по оси ординат.

, МПа

2.3 Построение полярной диаграммы сил, действующих на шатунную шейку

Строим координатную систему и с центром в точке О, в которой отрицательная ось направлена вверх.

В таблице 3 каждому значению соответствует точка с координатами. Наносим на плоскость и эти точки. Последовательно соединяя точки, получим полярную диаграмму. Вектор, соединяющий центр О с любой точкой диаграммы, указывает направление вектора и его величину в соответствующем масштабе.

Строим новый центр, отстоящий от О по оси на величину удельной центробежной силы от вращающейся нижней части шатуна.

В этом центре условно располагают шатунную шейку с диаметром.

Вектор, соединяющий центр с любой точкой построенной диаграммы, указывает направление действия силы на поверхность шатунной шейки и ее величину в соответствующем масштабе.

Касательные линии из центра к верхней и нижней частям полярной диаграммы отсекают наиболее нагруженную от наименее нагруженной части поверхности шатунной шейки.

Маслоотводящее отверстие располагают в середине наименее нагруженной части поверхности шатунной шейки, для чего восстанавливают перпендикуляр к хорде, соединяющей точки пересечения касательных к верхней и нижней частям полярной диаграммы.

3. РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ НА ПРОЧНОСТЬ

3.1 Расчет поршня

Рассчитываем напряжение изгиба на днище поршня от газовой силы:

-для компрессионного кольца

(50…150МПа)

где — относительная толщина днища поршня;

— относительный внутренний диаметр поршня;

— относительная толщина стенки головки поршня;

— относительная радиальная толщина кольца;

— радиальный зазор кольца в канавке поршня;

— давление в цилиндре после подвода тепла.

-для маслосъемного кольца

— относительный внутренний диаметр поршня;

— относительная радиальная толщина кольца;

— радиальный зазор кольца в канавке поршня;

При наличии ребер жесткости МПа для алюминиевых поршней.

Рассчитываем напряжение сжатия от газовых сил в сечении X-X, ослабленном масляными отверстиями:

-для маслосъемного кольца

(30…40МПа)

где — площадь расчетного сечения с учетом ослабления его отверстиями для отвода масла;

— относительный диаметр поршня по дну канавки;

— относительный диаметр масляного канала;

— число масляных отверстий в поршне.

Рассчитываем напряжение разрыва в сечении Х-Х от максимальной инерционной силы (при):

-для маслосъемного кольца

(4…10МПа)

где — сила инерции от масс поршневой группы, расположенной выше сечения Х-Х:

Учитывая статистические данные, а также соотношения:

получим

Напряжение в верхней кольцевой перемычке:

-напряжение среза

где — относительная толщина первой кольцевой перемычки.

-напряжение изгиба:

Сложное напряжение по третьей теории прочности:

где

Удельное давление поршня, отнесенное в высоте юбки поршня:

(0,33…0,96)

где — относительная высота юбки поршня;

МПа — удельная суммарная сила, действующая на стенку цилиндра.

Удельное давление поршня, отнесенное ко всей высоте поршня:

(0,22…0,42)

где — относительная высота поршня.

3.2 Расчет поршневого кольца

Рассчитываем среднее давление на стенку цилиндра:

-для компрессионного кольца

-для маслосъемного кольца

Где

МПа — модуль упругости для серого чугуна;

— относительная величина разности между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состоянии.

Рассчитываем эпюру давления кольца в различных точках окружности:

где — коэффициент для различных углов по окружности кольца.

Результаты расчета эпюры удельного давления кольца

0

30

60

90

120

150

180

1,06

1,06

1,14

0,90

0,46

0,67

2,85

0,303

0,303

0,326

0,257

0,132

0,192

0,815

Рассчитываем напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии:

-для компрессионного кольца

-для маслосъемного кольца

Рассчитываем напряжение изгиба при надевании кольца на поршень:

-для компрессионного кольца

-для маслосъемного кольца

где m=1,57 — экспериментальный коэффициент, зависящий от способа надевания кольца.

Допустимое напряжение

3.3 Расчет поршневого пальца

Рассчитываем удельное давление пальца на втулку верхней головки шатуна:

где — относительная длина втулки поршневой головки шатуна;

— относительный наружный диаметр пальца;

;

— коэффициент, учитывающий уменьшение инерционной силы за счет вычета массы поршневого пальца.

Рассчитываем удельное давление пальца на бобышку:

где — относительное расстояние между бобышками;

— относительная длина пальца.

Напряжение от изгиба поршневого пальца:

где — отношение внутреннего диаметра пальца к наружному.

Рассчитываем касательное напряжение от среза пальца в сечениях, расположенной между бобышкой и головкой шатуна:

Рассчитываем увеличение горизонтального диаметра пальца в его средней части (овализация пальца).

3.4 Расчет стержня шатуна

Рассчитываем напряжение сжатия в сечении В-В от сжимающей силы в плоскости качания шатуна:

Здесь =4,06 — суммарная сила;

где — ширина шатуна в среднем сечении;

;

;

;

— длина поршневой головки шатуна;

;

— коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости качения шатуна.

Рассчитываем напряжение сжатия в сечении В-В от сжимающей силы в плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна:

где — коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости, перпендикулярной плоскости качения шатуна.

Рассчитываем напряжение от действия растягивающей силы:

где — удельная суммарная сила, действующая вдоль оси цилиндра.

Рассчитываем средние значения напряжения цикла:

-в плоскости качания шатуна:

-в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:

.

Рассчитываем амплитуды напряжений цикла:

-в плоскости качания шатуна:

-в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:

.

Рассчитываем амплитуды цикла с учетом концентраций напряжений в зависимости от размера и способа обработки поверхности детали:

-в плоскости качания шатуна:

-в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:

Здесь — коэффициент концентрации напряжений;

Марка стали шатуна 45Г2

— предел прочности материала шатуна;

по — коэффициент, учитывающий абсолютные размеры детали;

по — коэффициент, учитывающий абсолютные размеры детали;

— коэффициент, учитывающий способ обработки поверхности детали.

Определяем запас прочности шатуна по пределу усталости:

-в плоскости качания шатуна:

;

-в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:

,

где — коэффициент приведения ассиметрического цикла к равноопасному симметричному.

4. РАСЧЕТ СИСТЕМ ДВИГАТЕЛЯ

4.1 Расчет системы смазки

Рассчитываем количества тепла, отводимого от двигателя маслом, учитывая, что в современных автомобильных и тракторных двигателях маслом отводится 1,5…3% от общего количества теплоты, введенной в двигатель с топливом.

где — расход топлива;

— низшая теплота сгорания бензина.

Рассчитываем циркулярный расход масла. Массовый циркуляционный расход масла равен:

,

где кДж/кг К — удельная теплоемкость масла;

К — перепад температуры масла на выходе и входе в систему смазки двигателя (нагрев масла).

Рассчитываем стабилизационный расход масла:

Определяем расчетную производительность насоса с учетом утечек масла через радиальные и торцевые зазоры:

где — КПД насоса.

Рассчитываем мощность, затрачиваемую на привод масляного насоса:

где — напор в масляном насосе;

— избыточное давление масла в системе;

где и — соответственно давления масла перед насосом и за насосом;

— объемный расход масла;

— плотность масла в системе;

— механический КПД насоса.

4.2 Расчет системы охлаждения

Рассчитываем количество тепла, отводимого от двигателя охлаждающей жидкостью:

где — доля тепла, передаваемого охлаждающей жидкости;

— расход топлива;

— низшая теплота сгорания бензина.

Рассчитываем циркулярный расход жидкости в системе охлаждения:

— для антифриза,

— для воды,

где кДж/кг К — удельная теплоемкость охлаждающей жидкости (антифриз); кДж/кг К — удельная теплоемкость охлаждающей жидкости (вода); К — перепад температуры охлаждающей жидкости на выходе и входе в двигатель (нагрев масла).

Рассчитываем производительность насоса:

— для антифриза,

— для воды,

где — коэффициент подачи насоса.

Рассчитываем мощность, потребляемую насосом, задаваясь величиной напора:

— для антифриза,

— для воды,

где МПа — перепад давления на выходе и входе насоса;

— плотность охлаждающей жидкости (антифриз).

— плотность охлаждающей жидкости (вода).

— для антифриза,

— для воды,

где — механический КПД насоса;

— объемный расход охлаждающей жидкости (вода).

— объемный расход охлаждающей жидкости (антифриз).

Список литературы

1. Автомобильные двигатели. / Под редакцией М. С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977.

2. Двигатели внутреннего сгорания. /Под ред. В. Н. Луканина. М.: Высшая школа, 1985.

3. Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. /Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1984.

4. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. /Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова М.: Машиностроение, 1980.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой