Расчет автомобильного карбюраторного двигателя

Тип работы:
Дипломная
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Министерство образования Российской Федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Транспортный факультет

Кафедра автомобильного транспорта

Курсовой проект

по автомобильным двигателям

Расчет автомобильного карбюраторного двигателя

Пояснительная записка

ГОУ ОГУ 150 200.4.1. 05. 12 ПЗ

Руководитель проекта

_________Калимуллин Р.Ф.

«__"_______________2006г.

Исполнитель

студент гр. 03 ААХ-1

________Полстовалов А.М.

«__"_______________2006г.

Оренбург 2006 г.

Содержание

Введение… 4

1 Задание на курсовое проектирование… …5 2 Тепловой расчет рабочего цикла…6 2.1 Рабочее тело и его свойства…6 2.1.1 Топливо…6 2.1.2 Горючая смесь…6 2.1.3 Продукты сгорания…7 2.2 Процесс впуска…8 2.2.1 Давление и температура окружающей среды…8 2.2.2 Давление и температура остаточных газов…8 2.2.3 Степень подогрева заряда…8 2.2.4 Давление в конце впуска…8 2.2.5 Коэффициент и количество остаточных газов…9 2.2.6 Температура в конце впуска…9 2.2.7 Коэффициент наполнения…9 2.3 Процесс сжатия… 10 2.3.1 Показатель политропы сжатия…10 2.3.2 Давление и температура конца процесса сжатия…10 2.3.3 Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце сжатия…10 2.4 Процесс сгорания…11 2.4.1 Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси… 11 2.4.2 Температура конца видимого сгорания… 11 2.4.3 Степень повышения давления цикла… 13 2.4.4 Степень предварительного расширения… 13 2.4.5 Максимальное давление сгорания… 13 2.5 Процесс расширения… 13 2.5.1 Показатель политропы расширения… 13 2.5.2 Давление и температура конца процесса расширения… 13 2.6 Проверка точности выбора температуры остаточных газов… 14 2.7 Индикаторные показатели рабочего цикла… 14 2.7.1 Среднее индикаторное давление… 14 2.7.2 Индикаторный КПД… 15 2.7.3 Индикаторный удельный расход топлива… 15 2.8 Эффективные показатели двигателя… 15 2.8.1 Давление механических потерь… 15 2.8.2 Среднее эффективное давление… 16 2.8.3 Механический КПД… 16 2.8.4 Эффективный КПД… 16 2.8.5 Эффективный удельный расход топлива… 16 2.9 Основные параметры и показатели двигателя… 16

2. 10 Оценка надежности двигателя… 18 2. 11 Тепловой баланс…19 2. 12 Построение индикаторной диаграммы…21 3 Расчет внешней скоростной характеристики… 26 4 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма… 32 4.1 Расчет силовых факторов, действующих в кривошипно-шатунном механизме… 32 4.2 Построение графиков сил и моментов… 34 5 Расчет деталей на прочность… 39 5.1 Поршень… 39 5.1.1 Днище поршня… 41 5.1.2 Головка поршня…41 5.1.3 Юбка поршня…42 5.2 Поршневое кольцо… 43 5.3 Шатун… 45 5.3.1 Поршневая головка… 45 5.3.2 Кривошипная головка… 47 5.3.3 Стержень шатуна… 48 6 Расчет системы жидкостного охлаждения… 50 6.1 Емкость системы охлаждения…50 6.2 Жидкостный насос… 50 6.3 Жидкостный радиатор…52 6.4 Вентилятор… 53

Приложения.

Приложение А. Таблица сравнения показателей рассчитанного двигателя с прототипом… 55

Приложение Б. Техническая характеристика двигателя… 57

Введение

Современные наземные виды транспорта обязаны своим развитием главным образом применению в качестве силовых установок поршневых двигателей внутреннего сгорания. Именно поршневые ДВС до настоящего времени являются основным видом силовых установок, преимущественно используемых на автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных, дорожно-транспортных и строительных машинах. Эта тенденция сохраняется сегодня и будет еще сохранятся в ближайшей перспективе.

Курсовое проектирование — заключительная часть учебного процесса по изучению дисциплины, раскрывающее степень усвоения необходимых знаний, творческого использования их для решения конкретных инженерных задач. Оно служит одновременно начальным этапом самостоятельной работы молодого специалиста, сокращающий период его адаптации на производстве. Целью данного курсового проектирования является расчет проектируемого автомобильного двигателя.

Министерство образования Российской Федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Транспортный факультет

Кафедра автомобильного транспорта

1. Задание на курсовое проектирование

Исходные данные: Тип двигателя — карбюраторный;

Номинальная мощность =80 кВт;

Номинальная частота вращения =4400 об/мин;

Число цилиндров 4;

Степень сжатия 8,5;

Охлаждение -- жидкостное;

Детали для расчета -- поршень, поршневое

кольцо, шатун;

Система для расчета -- охлаждения.

Разработать:

1)Тепловой расчет рабочего цикла;

2)Расчет внешней скоростной характеристики;

3)Динамический расчет КШМ;

4)Рассчитать на прочность детали;

5)Рассчитать систему;

6)Поперечный и продольный разрезы двигателя.

Дата выдачи задания «___"_____________2005г.

Руководитель Калимуллин Р. Ф.

Исполнитель

Студент гр. 02ААХ-1 Полстовалов А. М.

Срок защиты проекта «___"_____________2006г.

2 Тепловой расчет рабочего цикла

2.1 Рабочее тело и его свойства

2.1.1 Топливо

Топливом для рассчитываемого двигателя служит бензин А-76

по ГОСТ 2084–77.

Элементный состав топлива:;; .

Низшая теплота сгорания в кДж/кг:

где и — массовые доли серы и влаги в топливе.

В расчетах принимается;.

2.1.2 Горючая смесь

Теоретически необходимое количество топлива в кг·возд/кг·топл:

и в кмоль возд/кг топл:

Коэффициент избытка воздуха =0,85…0,98 Принимаем =0,9

Действительное количество воздуха в кмоль·возд/кг·топл:

Молекулярная масса паров топлива =110…120 кг/кмоль.

Принимаем =114 кг/кмоль.

Количество горючей смеси в кмоль гор. см/кг топл:

2.1.3 Продукты сгорания

При неполном сгорании топлива продукты сгорания представляют собой смесь углекислого газа, водяного пара, окиси углерода, свободного водорода и азота.

Количество отдельных составляющих продуктов сгорания в

кмоль пр. сг/кг топл:

,

,

,

,

где — константа, зависящая от отношения количества водорода и окиса углерода в продуктах сгорания; для бензинов =0,45…0,5

Принимаем =0,5

Общее количество продуктов неполного сгорания в кмоль·пр. сг/кг·топл:

.

Изменение количества молей рабочего тела при сгорании в кмоль пр. сг/кг топл:

.

Химический коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

2.2 Процесс впуска

2.2.1 Давление и температура окружающей среды

Атмосферные условия: Р0=0,1 МПа; Т0=293 К.

2.2.2 Давление и температура остаточных газов

Pr=(1,05…1,25)P0, Принимаем Pr=0,12 МПа.

Tr=900…1100 К Принимаем Tr=1000 К.

2.2.3 Степень подогрева заряда

=0…20 К, Принимаем =15 К.

2.2.4 Давление в конце впуска

— средняя скорость движения заряда при максимальном открытии клапана м/с

Принимаем, м/с

Плотность заряда на впуске в кг/м3:

Так как наддув отсутствует впуск воздуха происходит из атмосферы, то

МПа, К.

Потери давления во впускном трубопроводе в МПа:

Давления в конце впуска в МПа:

2.2.5 Коэффициент и количество остаточных газов

Коэффициент остаточных газов:

Количество остаточных газов в кмоль ост. газов/кг топл:

.

2.2.6 Температура в конце впуска

Температура в конце впуска в градусах Кельвина (К):

2.2.7 Коэффициент наполнения

.

Таблица 2. 1? Рассчитанные параметры процесса впуска в сравнении со значениями этих параметров у современных автомобильных двигателей

Тип двигателя

Параметры

, МПа

?r

, К

Карбюраторные

0,080…0,095

0,04…0,10

340…370

0,70…0,90

Рассчитываемый

двигатель

0,085

0,061

347,8

0,764

2.3 Процесс сжатия

2.3.1 Показатель политропы сжатия

Средний показатель адиабаты сжатия:

Показатель политропы сжатия 1,36

2.3.2 Давление и температура конца процесса сжатия

Давление в МПа и температура в градусах Кельвина (К) а конце процесса сжатия:

;

.

2.3.3 Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце сжатия

Температура конца процесса сжатия в градусах Цельсия (?С):

Средняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце сжатия в

кДж/(кмоль·град):

Средняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце сжатия в

кДж/(кмоль·град):

Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в кДж/(кмоль·град):

;

Таблица 2. 2? Значения параметров процесса сжатия

Тип двигателя

Параметры

, МПа

, К

Карбюраторные

1,34…1,38

0,9…2,0

600…800

Рассчитываемый

двигатель

1,36

1,56

751,5

2.4 Процесс сгорания

2.4.1 Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

.

2.4.2 Температура конца видимого сгорания

Температура газа в конце видимого сгорания определяется с использованием решения уравнения сгорания, которая имеет вид:

.

где -- коэффициент использования низшей теплоты сгорания на участке видимого сгорания, =0,8…0,95 Принимаем =0,85

-- потеря теплоты вследствие химической неполноты сгорания, кДж/кг

при < 1

-- средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном объеме, кДж/(кмоль·град):

.

Отдельные средние мольные теплоемкости продуктов сгорания при изменении температуры в диапазоне 1501…2800 ?С, могут быть выражены в зависимости от температуры:

;

;

;

;

.

Получаем квадратное уравнение вида:

.

Температура в конце видимого сгорания в градусах Цельсия (?С):

.

Температура в градусах Кельвина (К):

.

2.4.3 Степень повышения давления цикла

;

2.4.4 Степень предварительного расширения

=1.

2.4.5 Максимальное давление сгорания

Максимальное давление в МПа в конце сгорания:

Таблица 2. 3? Значения параметров процесса сгорания

Тип двигателя

Параметры

, МПа

, К

Карбюраторные

3,2…4,2

1,0

3,5…7,5

2400…3100

Рассчитываемый

двигатель

3,76

1,0

5,86

2630

2.5 Процесс расширения.

2.5.1 Показатель политропы расширения

Средний показатель адиабаты расширения:

;

.

2.5.2 Давление и температура конца процесса расширения

Степень последующего расширения:

;

Давление в МПа и температура в градусах Кельвина (К) в конце процесса расширения:

;

;

Таблица 2. 4? Значения параметров процесса расширения

Тип двигателя

Параметры

, МПа

, К

Карбюраторные

1,23. 1,30

0,35…0,6

1200…1700

Рассчитываемый

двигатель

1,258

0,397

1514,1

2.6 Проверка точности выбора температуры остаточных газов

Расчетное значение температуры остаточных газов в К:

;

Расхождение между принятой величиной и рассчитанной:

;

2.7 Индикаторные показатели рабочего цикла

2.7.1 Среднее индикаторное давление

Среднее теоретическое индикаторное давление в МПа:

;

Среднее действительное индикаторное давление действительного цикла

в МПа:

;

где -- коэффициент полноты индикаторной диаграммы

=0,94…0,97 Принимаем =0,96

2.7.2 Индикаторный КПД

;

2.7.3 Индикаторный удельный расход топлива

Индикаторный удельный расход топлива в г/(кВт·ч):

;

Таблица 2. 5? Значения индикаторных показателей двигателей

Тип двигателя

Параметры

, МПа

, г/(кВт·ч)

Карбюраторные

0,6…1,4

0,3…0,4

210,275

Рассчитываемый

двигатель

0,9383

0,372

220,3

2.8 Эффективные показатели двигателя

2.8.1 Давление механических потерь

Принимаем: экспериментальные коэффициенты =0,034; =0,0113

средняя скорость поршня =9…16 м/с =13,5 м/с

Давление механических потерь в МПа:

;

2.8.2 Среднее эффективное давление

Среднее эффективное давление в МПа:

2.8.3 Механический КПД

;

2.8.4 Эффективный КПД

;

2.8.5 Эффективный удельный расход топлива

Эффективный удельный расход топлива в г/(кВт·ч):

;

Таблица 2. 6? Значения эффективных показателей двигателей

Тип двигателя

Параметры

, МПа

, г/(кВт·ч)

Карбюраторные

0,6…1,1

0,23…0,38

0,75…0,92

230…310

Рассчитываемый

двигатель

0,75

0,29

0,80

282,6

2.9 Основные параметры и показатели двигателя

Рабочий объем цилиндра в дм2:

;

-- коэффициент тактности рабочего цикла, =4

Диаметр цилиндра в мм:

;

где -- отношение линейных размеров цилиндра =0,86…1,07

Принимаем =0,95

Ход поршня двигателя в мм:

;

Округляем до 95 мм.

Расчетная средняя скорость поршня в м/с:

;

Ошибка между принятой и расчетной средней скоростью поршня:

;

Рабочий объем одного цилиндра в дм3:

;

Литраж двигателя в дм3:

;

Объем камеры сгорания в дм3:

;

Полный объем цилиндра в дм3:

;.

Эффективная мощность двигателя в кВт:

;

Поршневая мощность двигателя в кВт/дм2:

;

Эффективный крутящий момент в Н·м:

;

Часовой расход топлива в кг/ч:

;

Масса двигателя в кг:

;

где -- удельная масса рядного двигателя =3,5 кг/кВт

2. 10 Оценка надежности двигателя

По критерию Б. Я. Гинцбурга:

;

Критерий А. К. Костина:

;

Поскольку у рассчитываемого двигателя =2,03 кВт/см не превышает значения 2,8 кВт/см, а =8,97 -- значения 9,0, то ориентировочно можно считать двигатель надежным.

2. 11 Тепловой баланс

Общее количество теплоты введенное в цилиндр в Дж/с:

;

Теплота, эквивалентная эффективной работе, в Дж/с:

;

Теплота, отводимая охлаждающей жидкостью, в Дж/с:

;

где -- коэффициент пропорциональности, =0,45…0,53

Принимаем =0,5

-- показатель степени, =0,6…0,7 Принимаем =0,63

Теплота, унесенная из двигателя с отработавшими газами, в Дж/с:

;

где -- температура остаточных газов, С?:

.

-- теплоемкость остаточных газов в кДж/(кмоль·град):

;

-- теплоемкость свежего заряда в кДж/(кмоль·град):

;.

Теплота потерянная при неполном сгорании топлива в Дж/с:

;

Неучтенные потери теплоты в Дж/с:

;

.

Основные значения составляющих теплового баланса:

;

;

;

;

;

;

Таблица 2. 7? Значения составляющих теплового баланса в процентах

Тип двигателя

Карбюраторный

23…38

24. 32

30…55

0…21

3…10

Рассчитываемый двигатель.

29,195 604

24,9 538 035

28,1 157 978

14,11 670 973

4,774 374 102

2. 12 Построение индикаторной диаграммы

Масштаб хода поршня мм

Отрезок, соответствующий рабочему объему цилиндра:

; мм.

Отрезок, соответствующий объему камеры сгорания:

; мм.

Отрезок, соответствующий полному объему цилиндра:

; мм.

Масштаб давления мм.

Отрезок, соответствующий максимальному давлению:

; мм.

Величины давлений в мм:

; мм;

; мм;

; мм;

; мм;

; мм.

Выбираем отношение радиуса кривошипа к длине шатуна

; Принимаем.

Таблица 2. 8? Результаты расчетов политроп сжатия

а,

град

(1-cosa)+в/4*(1-cos2a)

AX,

мм

OX,

мм

OB/OX, мм

P=Pа*(OB/OX)^1,36, мПа

Р/?р,

мм

180

2,000

95,00

107,66

1,00

0,085

2,1

190

1,989

94,28

106,94

1,01

0,086

2,1

200

1,956

92,15

104,81

1,03

0,088

2,2

210

1,902

88,67

101,33

1,06

0,092

2,3

220

1,825

83,95

96,61

1,11

0,098

2,5

230

1,726

78,12

90,78

1,19

0,107

2,7

240

1,607

71,36

84,02

1,28

0,119

3,0

250

1,468

63,87

76,53

1,41

0,135

3,4

260

1,312

55,89

68,55

1,57

0,157

3,9

270

1,143

47,64

60,30

1,79

0,187

4,7

280

0,965

39,39

52,05

2,07

0,228

5,7

290

0,784

31,38

44,04

2,44

0,287

7,2

300

0,607

23,86

36,52

2,95

0,370

9,2

310

0,441

17,05

29,71

3,62

0,490

12,2

320

0,293

11,17

23,83

4,52

0,661

16,5

330

0,170

6,40

19,06

5,65

0,895

22,4

340

0,077

2,88

15,54

6,93

1,182

29,5

350

0,019

0,73

13,39

8,04

1,448

36,2

360

0,000

0,00

12,66

8,50

1,562

39,1

Таблица 2. 9? Результаты расчетов политроп расширения

а, град

(1-cosa)+в/4*(1-cos2a)

AX,

мм

OX,

мм

OB/OX, мм

P=Pb*(OB/OX)^1,258, мПа

Р/р,

мм

360

0,000

0,00

12,66

8,50

5,865

146,6

370

0,019

0,73

13,39

8,04

5,468

136,7

380

0,077

2,88

15,54

6,93

4,531

113,3

390

0,170

6,40

19,06

5,65

3,505

87,6

400

0,293

11,17

23,83

4,52

2,646

66,2

410

0,441

17,05

29,71

3,62

2,005

50,1

420

0,607

23,86

36,52

2,95

1,547

38,7

430

0,784

31,38

44,04

2,44

1,222

30,6

440

0,965

39,39

52,05

2,07

0,991

24,8

450

1,143

47,64

60,30

1,79

0,823

20,6

460

1,312

55,89

68,55

1,57

0,701

17,5

470

1,468

63,87

76,53

1,41

0,610

15,2

480

1,607

71,36

84,02

1,28

0,542

13,6

490

1,726

78,12

90,78

1,19

0,492

12,3

500

1,825

83,95

96,61

1,11

0,455

11,4

510

1,902

88,67

101,33

1,06

0,428

10,7

520

1,956

92,15

104,81

1,03

0,411

10,3

530

1,989

94,28

106,94

1,01

0,400

10,0

540

2,000

95,00

107,66

1,00

0,397

9,9

Находим характерные точки для построения действительной индикаторной диаграммы

; МПа.

; мм.

; МПа.

; мм.

; МПа.

Действительное давление:

; мм.

; МПа/град.

; МПа.

; Принимаем

Угол, соответствующий точке:

;

Положение точки на индикаторной диаграмме:

;.

.

;

Принимаем характерные углы:

— угол опережения зажигания; Принимаем

— продолжительность периода задержки воспламенения;

Принимаем

Начало открытия до ВМТ; Принимаем.

Полное закрытие после НМТ; Принимаем.

Начало открытия до НМТ; Принимаем.

Полное закрытие после ВМТ; Принимаем.

Определяются углы поворота коленчатого вала в градусах, соответствующие характерным точкам

-- подача искры;;;

? начало видимого сгорания;;;

? начало открытия выпускного клапана;;;

? начало открытия впускного клапана;;

? полное закрытие впускного клапана;;

? полное закрытие выпускного клапана;.

Определяем положения характерных точек по оси обцисс по формуле для перемещения поршня:

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

Площадь мм2.

Среднее индикаторное давление в МПа, полученное по графику индикаторной диаграммы:

;.

Расхождение между полученной величиной и величиной, полученной

в тепловом расчете:

; <.

3 Расчет внешней скоростной характеристики

Минимальная частота мин-1; Принимаем мин-1.

Максимальная частота; мин-1

Принимаем мин-1.

Шаг расчета — 300 мин-1.

Номинальная расчетная мощность двигателя кВт, и соответствующий ей удельный расход топлива г/кВт•ч.

Частота вращения коленчатого вала при; мин-1.

Коэффициенты для карбюраторного двигателя:; ;;; .

Зависимость эффективной мощности в кВт:

;

Зависимость эффективного удельного расхода топлива в г/(кВт•ч):

;.

Зависимость среднего эффективного давления в МПа:

;.

Зависимость среднего эффективного крутящего момента в Н•м:

;.

Зависимость часового расхода топлива в кг/ч:

.

Зависимость среднего давления механических потерь в МПа:

;.

Зависимость среднего индикаторного давления в МПа:

.

Зависимость мощности механических потерь в кВт:

;.

Зависимость индикаторной мощности в кВт:

.

Зависимость индикаторного крутящего момента в Н•м:

;.

Зависимость индикаторного удельного расхода топлива в г/(кНт•ч):

.

Коэффициент избытка воздуха при минимальной частоте:

;

Принимаем ,

а закон изменения принимаем:

;.

Зависимость коэффициента наполнения:

;.

?vx

0,685

0,683

0,686

0,686

0,685

0,81

0,688

0,687

0,685

0,684

0,682

0,680

0,674

0,664

0,648

0,624

ax

0,76

0,77

0,78

0,79

0,80

0,81

0,83

0,84

0,85

0,86

0,87

0,88

0,89

0,90

0,91

0,92

gix, г/кВт•ч

286,1

270,6

257,0

246,2

236,8

229,2

223,9

220,0

218,1

217,4

218,0

220,3

223,2

226,5

230,3

233,4

Mix, Н•м

206,9

216,4

226,0

233,0

238,7

24 203

244,7

245,4

244,4

241,9

237,6

231,6

223,9

215,1

204,3

191,9

Nix, кВт

13,0

20,4

28,4

36,6

45,0

53,3

61,5

69,4

76,8

83,6

89,6

94,6

98,5

101,4

102,7

102,5

Nмх, кВт

0,8

1,4

2,2

3,1

4,2

5,5

6,9

8,5

10,2

12,1

14,2

16,3

18,6

21,2

23,8

26,6

Pix, МПа

0,896

0,939

0,980

1,011

1,036

1,051

1,060

1,063

1,059

1,048

1,029

1,004

0,971

0,932

0,885

0,832

Pмх, МПа

0,055

0,066

0,077

0,087

0,098

0,109

0,119

0,130

0,141

0,152

0,163

0,173

0,184

0,195

0,205

0,216

Gтх, кг/ч

3,72

5,52

7,30

9,01

10,66

12,22

13,77

15,27

16,75

18,18

19,54

20,84

21,99

22,91

23,65

23,93

Mex, Н•м

194,1

201,6

208,5

213,2

216,4

217,3

217,2

215,4

211,9

206,9

200,0

191,7

181,6

170,2

156,9

142,1

Pex, МПа

0,841

0,873

0,903

0,924

0,938

0,942

0,941

0,933

0,918

0,896

0,866

0,831

0,787

0,737

0,680

0,616

gex, г/кВт•ч

304,7

290,7

278,8

269,0

261,3

255,7

252,2

250,8

251,5

254,3

259,2

266,2

275,3

286,5

299,8

315,3

Nex, кВт

12,2

19,0

26,2

33,5

40,8

47,8

54,6

60,9

66,6

71,5

75,4

78,3

79,9

80,2

78,9

75,9

nx

600

900

1200

1500

1800

2100

2400

2700

3000

3300

3600

3900

4200

4500

4800

5100

Максимальное значение среднего эффективного давления в МПа:

;.

а соответствующая ему частота в мин-1:

;.

Максимальное значение эффективного крутящего момента в Н•м:

;

при частоте в мин-1:

;

Минимальное значение эффективного удельного расхода топлива

в г/(кВт•ч):

;.

при частоте в мин-1:

;.

4 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя

4.1 Расчет силовых факторов, действующих в кривошипно-шатунном механизме

Площадь поршня в м2:

;.

мм м.

Сила давления газов в общем случае:

.

Масштаб сил давления газов в Н/мм:

;.

? часть массы шатуна в сборе, отнесенная к поступательно движущимся массам

; кг

где? масса шатуна в сборе.

; кг

где? удельная масса шатуна, кг/м3

? масса поршневого комплекта (поршень, палец, поршневые кольца,

детали стопорения пальца).

; кг

где? удельная масса поршня, кг/м3

Массы частей кривошипно-шатунного механизма, составляющих возвратно-поступательное движение.

; кг

Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс:

, Н

где? радиус кривошипа.

; м

? угловая скорость коленчатого вала:

; рад/с

Суммарная сила, действующая на поршневой палец:

, Н

Суммарная нормальная (боковая) сила:

, Н

Суммарная сила, действующая вдоль шатуна:

, Н

Суммарная радиальная сила, направленная по радиусу кривошипа:

, Н

Суммарная тангенциальная сила, направленная перпендикулярно к радиусу кривошипа:

, Н

Центробежная сила инерции вращающейся части шатуна, направленная по радиусу кривошипа и нагружающая шатунную шейку (шатунный подшипник):

; Н

где? часть массы шатуна, отнесенная к вращающимся массам.

; кг

Результирующая сила, действующая на шатунную шейку:

, Н

4.2 Построение графиков сил и моментов

Площадь ограниченная кривой и осью обцисс, мм2.

Длина диаграммы по оси, мм.

Максимальное Н

Минимальное Н

Среднее; Н

Масштаб крутящего момента; Н•м/мм

Период изменения суммарного крутящего момента;.

Длина графика суммарного крутящего момента мм

Среднее значение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя: Н•м

Максимальное значение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя: Н•м

Минимальное значение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя: Н•м

?Mкр.

0

-34

-160

-350

-512

-586

-518

-341

-83

209

512

790

991

1098

1076

925

696

308

0

0,0

-2,3

-11,1

-24,3

-36,1

-40,6

-35,9

-23,6

-5,8

14,5

35,5

54,7

68,6

76,0

74,5

64,0

48,2

21,3

0,0

Rш. ш.

Н

23 230

22 371

19 721

15 830

11 903

9050

7863

7727

7983

9356

11 343

13 050

14 433

15 374

15 929

16 204

16 362

16 312

16 308

16 242

15 950

15 542

14 735

13 593

11 958

мм

76,4

73,6

64,9

52,1

39,2

29,8

25,9

25,4

26,3

30,8

37,3

42,9

47,5

50,6

52,4

53,3

53,8

53,7

53,6

53,4

52,5

51,1

48,5

44,7

39,3

Т

Н

0

-33,7

-6169

-7744

-7894

-6688

-4460

-1710

1026

3309

4871

5625

5658

5143

4279

3242

2583

1069

0

-1069

-2583

-3242

-4279

-5190

-5770

мм

0,0

-11,1

-20,3

-25,5

-26,0

-22,0

-14,7

-5,6

3,4

10,9

16,0

18,5

18,6

16,9

14,1

10,7

8,5

3,5

0,0

-3,5

-8,5

-10,7

-14,1

-17,1

-19,0

K

Н

-15 453

-14 847

-12 886

-9845

-6506

-3476

-1263

-137

-140

-975

-2467

-3998

-5501

-6712

-7567

-8099

-8380

-8500

-8531

-8500

-8380

-8099

-7567

-6773

-5610

мм

-50,8

-48,8

-42,4

-32,4

-21,4

-11,4

-4,2

-0,5

-0,5

-3,2

-8,1

-13,2

-18,1

-22,1

-24,9

-26,6

-27,6

-28,0

-28,1

-28,0

-27,6

-26,6

-24,9

-22,3

-18,5

N

Н

0

-753

-1393

-1779

-1865

-1633

-1135

-455

287

975

1508

1830

1932

1833

1560

1239

844

411

0

-411

-844

-1239

-1560

-1700

-1853

мм

0,0

-2,5

-4,6

-5,9

-6,1

-5,4

-3,7

-1,5

0,9

3,2

5,0

6,0

6,4

6,0

5,1

4,1

2,8

1,4

0,0

-1,4

-2,8

-4,1

-5,1

-5,6

-6,1

Sш. ш.

Н

-15 453

-15 231

-14 284

-12 528

-10 229

-7539

-4637

-1717

1033

3452

5428

6905

7895

8459

8697

8724

8650

8566

8531

8566

8650

8724

8697

8537

8052

мм

-50,8

-50,1

-47,0

-41,2

-33,6

-24,8

-15,3

-5,6

3,4

11,4

17,9

22,7

26,0

27,8

28,6

28,7

28,5

28,2

28,1

28,2

28,5

28,7

28,6

28,1

26,5

Р

Н

-15 453

-15 212

-14 215

-12 400

-10 056

-7357

-4494

-1654

992

3309

5209

6653

7651

8255

8550

8635

8609

8555

8531

8555

8609

8635

8550

8331

7803

мм

-50,8

-50,0

-46,8

-40,8

-33,1

-24,2

-14,8

-5,4

3,3

10,9

17,1

21,9

25,2

27,2

28,1

28,4

28,3

28,1

28,1

28,1

28,3

28,4

28,1

27,4

25,7

Рг

Н

-15 605

-15 212

-14 063

-12 248

-9904

-7205

-4342

-1502

1144

3461

5361

6805

7803

8407

8702

8787

8761

8707

8683

8707

8761

8787

8702

8407

7803

мм

-51,3

-50,0

-46,3

-40,3

-32,6

-23,7

-14,3

-4,9

3,8

11,4

17,6

22,4

25,7

27,7

28,6

28,9

28,8

28,6

28,6

28,6

28,8

28,9

28,6

27,7

25,7

?PГ

Н

152

0

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-76

0

мм

0,5

0,0

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,3

0,0

а

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

Rш. ш.

Н

10 398

9019

8026

7742

7826

8929

10 930

12 804

13 965

13 625

11 078

9450

14 719

12 315

7053

6426

7131

8109

9439

11 429

13 188

15 176

16 606

17 605

мм

34,2

29,7

26,4

25,5

25,7

29,4

36,0

42,1

45,9

44,8

36,4

31,1

48,8

40,5

23,2

21,1

23,5

26,7

31,0

37,6

43,4

49,9

54,6

57,9

Т

Н

-5831

-5226

-3917

-1970

453

2650

4339

4911

4326

2673

745

0

4924

8146

6970

5589

4780

5044

5988

7319

8325

8907

8838

8086

мм

-19,2

-17,2

-12,9

-6,5

1,5

8,7

14,3

16,2

14,2

8,8

2,5

0,0

16,2

26,8

22,9

18,4

15,7

16,6

19,7

24,1

27,4

29,3

29,1

26,6

K

Н

-4145

-2647

-1154

-212

-36

-750

-2255

-4048

-5501

-5583

-3276

17 227

21 647

17 014

8861

4607

2485

1428

481

-1001

-2452

-4511

-6282

-7861

мм

-13,6

-8,7

-3,8

-0,7

-0,1

-2,5

-7,4

-13,3

-18,1

-18,4

-10,8

56,7

71,2

56,0

29,1

15,2

8,2

4,7

1,6

-3,3

-8,1

-14,8

-20,7

-25,9

N

Н

-1896

-1618

-1154

-551

121

674

1060

1161

994

604

166

0

1098

1839

1601

1321

1167

1283

1593

2047

2452

2758

2875

2761

мм

-6,2

-5,3

-3,8

-1,8

0,4

2,2

3,5

3,8

3,3

2,0

0,5

0,0

3,6

6,1

5,3

4,3

3,8

4,2

5,2

6,7

8,1

9,1

9,5

9,1

Sш. ш.

Н

7158

5823

4087

4983

-455

-2755

-4891

-6364

-6999

-6189

-3360

17 227

22 208

18 859

11 275

7242

5389

5245

6013

7368

8686

9925

10 849

11 283

мм

23,5

19,2

13,4

6,5

-1,5

-9,1

-16,1

-20,9

-23,0

-20,4

-11,1

56,7

73,1

62,0

37,1

23,8

17,7

17,3

19,8

24,2

28,6

32,6

35,7

37,1

Р

Н

6896

5589

3917

1904

-438

-2670

-4773

-6256

-6928

-6159

-3356

17 227

22 180

18 769

11 160

7120

5259

5082

5794

7072

8325

9526

10 453

10 934

мм

22,7

18,4

12,9

6,3

-1,4

-8,8

-15,7

-20,6

-22,8

-20,3

-11,0

56,7

73,0

61,7

36,7

23,4

17,3

16,7

19,1

23,3

27,4

31,3

34,4

36,0

Рг

Н

6805

5361

3461

1144

-1502

-4342

-7205

-9904

-12 248

-14 063

-15 212

-15 605

-15 212

-14 063

-12 248

-9904

-7205

-4342

-1502

1144

3461

5361

6805

7803

мм

22,4

17,6

11,4

3,8

-4,9

-14,3

-23,7

-32,6

-40,3

-46,3

-50,0

-51,3

-50,0

-46,3

-40,3

-32,6

-23,7

-14,3

-4,9

3,8

11,4

17,6

22,4

25,7

?PГ

Н

91,2

228

456

760

1064

1672

2432

3648

5320

7904

11 856

32 832

37 392

32 832

23 408

17 024

12 464

9424

7296

5928

4864

4165

3648

3131

мм

0,3

0,8

1,5

2,5

3,5

5,5

8,0

12,0

17,5

26,0

39,0

108,0

123,0

108,0

77,0

56,0

41,0

31,0

24,0

19,5

16,0

13,7

12,0

10,3

а

250

260

270

280

290

300

310

320

330

340

350

360

370

380

390

400

410

420

430

440

450

460

470

480

Rш. ш.

Н

18 212

18 490

18 627

18 511

17 831

17 524

17 142

16 519

15 809

14 912

13 641

11 925

10 345

9011

8102

7820

8097

10 080

13 090

16 320

19 249

21 565

23 026

23 534

мм

59,9

60,8

61,3

60,9

58,7

57,6

56,4

54,3

52,0

49,1

44,9

39,2

34,0

29,6

26,7

25,7

26,6

33,2

43,1

53,7

63,3

70,9

75,7

77,4

Т

Н

6942

5573

4156

3221

1259

0

-1183

-2765

-3356

-4393

-5238

-5714

-5625

-4871

-3309

-1026

1710

4460

6688

7894

7744

6169

3411

0

мм

22,8

18,3

13,7

10,6

4,1

0,0

-3,9

-9,1

-11,0

-14,5

-17,2

-18,2

-18,5

-16,0

-10,9

-3,4

5,6

14,7

22,0

26,0

25,5

20,3

11,2

0,0

K

Н

-9059

-9854

-10 381

-10 452

-10 010

-9747

-9406

-8972

-8385

-7769

-6835

-5556

-3998

2467

-975

-111

-137

-1263

-3476

-6506

-9845

-12 886

-14 995

-15 757

мм

-29,8

-32,4

-34,1

-34,4

-32,9

-32,1

-30,9

-29,5

-27,6

-25,6

-22,5

-18,3

-13,2

-8,1

-3,2

-0,4

-0,5

-4,2

-11,4

-21,4

-32,4

-42,4

-49,3

-51,8

N

Н

2474

2032

1588

1052

484

0

-454

-903

-1283

-1602

-1715

-1835

-1830

-1508

-975

-287

455

1135

1633

1865

1779

1393

761

0

мм

8,1

6,7

5,2

3,5

1,6

0,0

-1,5

-3,0

-4,2

-5,3

-5,6

-6,0

-6,0

-5,0

-3,2

-0,9

1,5

3,7

5,4

6,1

5,9

4,6

2,5

0,0

Sш. ш.

Н

11 418

11 326

11 181

10 788

10 088

9747

9479

9261

9031

8929

8615

7974

6905

5428

3452

1033

-1717

-4637

-7539

-10 229

-15 228

-14 284

-15 383

-15 757

мм

37,6

37,3

36,8

35,5

33,2

32,1

31,2

30,5

29,7

29,4

28,3

26,2

22,7

17,9

11,4

3,4

-5,6

-15,3

-24,8

-33,6

-41,2

-47,0

-50,6

-51,8

Р

Н

11 143

11 134

11 067

10 737

10 075

9747

9467

9217

8939

8778

8407

7727

6653

5209

3309

992

-1654

-4494

-7357

-10 056

-12 400

-14 215

-15 364

-15 757

мм

36,7

36,6

36,4

35,3

33,1

32,1

31,1

30,3

29,4

28,9

27,7

25,4

21,9

17,1

10,9

3,3

-5,4

-14,8

-24,2

-33,1

-40,8

-46,8

-50,5

-51,8

Рг

Н

8407

8702

8787

8761

8707

8683

8707

8761

8787

8702

8407

7803

6805

5361

3461

1144

-1502

-4342

-7205

-9904

-12 248

-14 063

-15 212

-15 605

мм

27,7

28,6

28,9

28,8

28,6

28,6

28,6

28,8

28,9

28,6

27,7

25,7

22,4

17,6

11,4

3,8

-4,9

-14,3

-23,7

-32,6

-40,3

-46,3

-50,0

-51,3

?PГ

Н

2736

2432

2280

1976

1368

1064

760

456

152

76

0

-76

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

-152

мм

9,0

8,0

7,5

6,5

4,5

3,5

2,5

1,5

0,5

0,3

0,0

-0,3

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

-0,5

а

490

500

510

520

530

540

550

560

570

580

590

600

610

620

630

640

650

660

670

680

690

700

710

720

Коэффициент неравномерности крутящего момента:

;.

Эффективный крутящий момент двигателя в Н•м:

;.

Расхождение между полученным по графику и рассчитанным в тепловом расчете значениями:

; <.

5 Расчет деталей на прочность

5.1 Поршень

Таблица 5. 1? Размеры элементов поршневой группы

Элементы поршневой группы

Расчетные зависимости для карбюраторного двигателя

Значения

размеров,

мм

Высота поршня

1,05•D

104

Расстояние от верхней кромки поршня до оси пальца

0,6•D

60

Толщина днища поршня

0,06•D

5

Высота юбки поршня

0,7•D

70

Диаметр бобышки

0,4•D

40

Расстояние между торцами бобышек

0,4•D

40

Толщина стенки юбки поршня

3

3

Толщина стенки головки поршня

0,07•D

7

Расстояние до первой кольцевой канавки

0,1•D

10

Толщина первой кольцевой перемычки

0,04•D

4

Радиальная толщина кольца:

— компрессионного

— маслосъемного

0,0425•D

0,0425D

4,2

4,2

Высота кольца

3

3

Радиальный зазор кольца в канавке поршня

— компрессионного

— маслосъемного

0,85

0,9

0,85

0,9

Разность между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состоянии

3. 1•t

13

Внутренний диаметр поршня

D-2(s+t+?t)

74,6

Число масляных отверстий в поршне

10

10

Диаметр масляного канала

0,4•a

1,2

Наружний диаметр пальца

0,25•D

25

Внутренний диаметр пальца

0,7•dn

17,5

Длина пальца

0,83•D

82

Длина втулки шатуна

0,4•D

40

Принимаем материал поршня — алюминиевый сплав.

5.1 — Расчетная схема поршневой группы

5.1.1 Днище поршня

Максимальное напряжение изгиба в диаметральном сечении днища поршня в МПа:

;.

где МПа.

Днище поршня должно быть усилено ребрами жесткости, поскольку расчетные напряжение превышает допускаемые 20…25 МПа.

5.1.2 Головка поршня

Головка поршня в сечении, ослабленная отверстиями для отвода масла, проверяется на сжатие и разрыв.

Для определения напряжения сжатия определяем:

— диаметр поршня по дну канавок в м:

;.

— площадь продольного диаметрального сечения масляного канала в м2:

;.

— площадь сечения головки поршня в м2:

;

.

— максимально сжимающую силу в МН:

;.

Напряжение сжатия в МПа:

;.

Рассчитанное напряжение сжатия не превышает допустимые значения напряжений на сжатие для поршней из алюминиевых сплавов — (30…40)МПа

Для определения напряжения разрыва в сечении определяем:

— максимальную угловую скорость вращения коленчатого вала при холостом ходе в рад? с:

;.

— массу головки поршня с кольцами в кг:

;.

где кг — масса поршневого комплекта из динамического расчета

Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс в МН определяется для режима максимальной частоты вращения при холостом ходе двигателя:

;

.

где м? отношение радиуса кривошипа к длине шатуна из динамического расчета.

Напряжение разрыва в МПа:

;.

Рассчитанное напряжение разрыва не превышает допустимые значения напряжений на разрыв для поршней из алюминиевых сплавов — (4…10) МПа.

5.1.3 Юбка поршня

Юбка поршня проверяется на износостойкость по удельному давлению в МПа на стенку цилиндра от максимальной боковой силы:

;.

Рассчитанное значение удельного давления не превышает допустимые значения напряжений для современных двигателей — (0,33…0,96) МПа

5.2 Поршневое кольцо

Проводим расчет компрессионного кольца. Материал кольца — серый чугун.

Среднее давление в МПа кольца на стенку цилиндра определяется по формуле:

;

.

где =1•105 — модуль упругости чугуна

Рассчитанное среднее радиальное давление не превышает допустимые значения, которые составляют (0,11…0,37) МПа.

Для обеспечения хорошей приработки кольца и надежного уплотнения давления кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности должно изменяться по эпюре с повышением давления у замка.

где? значение отношения давления кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности к среднему давлению.

Таблица 5. 2? Построение эпюры давления кольца двигателя на стенку цилиндра

, град

0

30

60

90

120

150

180

1,05

1,04

1,02

1,0

1,02

1,27

1,5

Р, МПа

0,183

0,182

0,178

0,175

0,178

0,222

0,262

Напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии в МПа:

;.

Напряжение изгиба кольца при надевании его на поршень в МПа:

;.

где? коэффициент зависящий от способа надевания кольца.

Рассчитанные напряжения при изгибе кольца не превышает допустимые значения, которые составляют (220…450) МПа.

Рисунок 5.2? Эпюра давлений компрессионного кольца на стенку цилиндра

5.3 Шатун

Принимаем материал шатуна — Сталь 40.

Материал втулки — Бронза.

Таблица 5.3? Размеры элементов шатуна

Элементы шатуна

Расчетные зависимости для карбюраторного двигателя

Значения размеров, мм

Наружный диаметр пальца

0,25•D

25

Внутренний диаметр поршневой головки

со втулкой

1,2•

30

Наружный диаметр головки

1,4•

38

Минимальная радиальная толщина стенки

головки

(-)/2

4

Радиальная толщина стенки втулки

(-)/2

2,5

Длина втулки шатуна

0,385•D

38

Диаметр шатунной шейки

0,65•D

65

Толщина стенки вкладыша

0,04•

2,5

Расстояние между шатунными болтами

1,7•

110

Длина кривошипной головки

0,75•

50

Размеры среднего сечения В-В шатуна:

-

-

-

-

0,50•

1,22•

0,55•

4,0…7,5

52

67

19

3

5.3.1 Поршневая головка

Минимальная частота вращения коленчатого вала холостого хода в мин-1:

;.

Максимальная угловая скорость вращения коленчатого вала при холостом ходе в рад/с:

;.

Рисунок 5.3 — Схема шатунной группы

Разрывающая сила инерции в Н при:

;

где? масса поршневого комплекта, кг,

? масса верхней части головки шатуна, кг

Площадь в мм2 опасного сечения верхней головки шатуна:

;.

Напряжение разрыва, а МПа:

;.

Из условия обеспечения достаточной жесткости поршневой головки напряжение разрыва не превышает максимальных значений (20…50)МПа.

5.3.2 Кривошипная головка

Максимальная величина силы инерции в МН:

;

где? масса отъемной крышки кривошипной головки,

; кг

Для определения напряжения изгиба крышки в МПа находим:

— внутренний радиус кривошипной головки в м:

;.

— момент инерции расчетного сечения крышки в м4:

;.

— момент инерции расчетного сечения вкладыша в м4:

;

— суммарную площадь крышки и вкладыша в расчетном сечении в м2:

;.

— момент сопротивления расчетного сечения крышки без учета ребер жесткости в м2:

;.

Напряжение изгиба в МПа:

;

.

Крышка кривошипной головки должна быть усилена ребрами жесткости, так как расчетное напряжение превышает допускаемые (100…300) МПа.

5.3.3 Стержень шатуна

Сила, сжимающая шатун в МН по результатам динамического расчета:

.

Сила, растягивающая шатун в МН по результатам динамического расчета:

.

Площадь среднего сечения шатуна в м2:

;

.

Минимальное напряжение в МПа, возникающее в сечении В-В от растягивающей силы:

;.

От сжимающей силы в МПа в сечении В-В возникают максимальные напряжения сжатия и продольного изгиба:

— в плоскости качания шатуна:

; МПа,

где? коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости качания шатуна,

— в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:

; МПа.

где? коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости, перпендикулярной плоскости качанию шатуна,

.

Напряжения и не превышают предельных значений для углеродистых сталей (160…250) МПа.

6 Расчет системы жидкостного охлаждения

6.1 Емкость системы охлаждения

При номинальной мощности кВт емкость системы охлаждения

в дм3 выберем из диапазона значений:

;.

Принимаем дм3.

6.2 Жидкостный насос

Принимаем:

— количество теплоты отводимой охлаждающей жидкостью от двигателя Дж/с;

— средняя теплоемкость жидкости Дж/(кг•К);

— средняя плотность жидкости кг/м3;

— температурный перепад жидкости в радиаторе К.

Циркуляционный расход жидкости в системе охлаждения двигателя в м2/с:

;.

Принимаем коэффициент подачи насоса

Расчетная производительность насоса в м3/с:

;.

Принимаем:

— скорость жидкости на входе в насос м/с;

— радиус ступицы крыльчатки м;

Радиус выходного отверстия крыльчатки в м:

;.

Принимаем:

— углы между направлениями скоростей, и: и;

— гидравлический КПД.

Окружная скорость потока жидкости на входе колеса в м/с:

;.

Передаточное отношение ременного привода тот коленчатого вала принимаем.

Частота вращения насоса в мин-1:

;.

Радиус крыльчатки колеса на входе в м:

;.

Окружная скорость входа потока в м/с:

;.

Угол между скоростями и принимается.

Угол;.

Принимаются:

— число лопаток на крыльчатке;

— толщина лопатки у входа м;

— толщина лопатки у выхода м.

Ширина лопатки на входе в м:

;.

Радиальная скорость потока на выходе из колеса в м/с:

;.

Ширина лопатки на выходе в м:

;.

Принимаем механический КПД насоса.

Мощность потребляемая жидкостным насосом в кВт:

;.

6.3 Жидкостный радиатор

Принимаем:

— количество теплоты, отводимой от двигателя через охлаждающую жидкость к окружающему воздуху Дж/с;

— средняя теплоемкость воздуха Дж/(кг•К);

— объемный расход жидкости, проходящей через радиатор

;

— средняя плотность жидкости кг/м3;

— температурный перепад К;

— температура перед радиатором К.

Количество воздуха, проходящего через радиатор в кг/с:

;.

Массовый расход жидкости, проходящей через радиатор в кг/с:

;.

Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор, в К:

;

Принимаем:

— температурный перепад К;

— оптимальное значение температуры К.

Средняя температура жидкости в радиаторе в К:

;.

Коэффициент теплопередачи радиатора принимаем Вт/(м2•К).

Поверхность охлаждения радиатора в м2:

;.

6.4 Вентилятор

Принимаем:

— массовый расход воздуха, подаваемый вентилятором кг/с;

— средняя температура воздуха К;

— напор, создаваемый вентилятором Па.

Плотность воздуха при средней его температуре в радиаторе в кг/м3:

;.

Производительность вентилятора в м3/с:

;.

Задаем скорость воздуха перед фронтом радиатора без учета скорости движения автомобиля м/с.

Фронтовая поверхность радиатора в м2:

;.

Диаметр вентилятора; м.

Окружная скорость вентилятора; м/с.

где? коэффициент, зависящий от формы лопастей: для криволинейных.

Частота вращения вентилятора в мин-1:

;.

Мощность в кВт, затрачиваемая на привод вентилятора:

;.

где? КПД вентилятора, — для литого вентилятора.

Приложения

Приложение 1

Таблица сравнения показателей рассчитанного двигателя с прототипом

Показатели

Тип двигателя

Прототип

Рассчитанный

Коэффициент избытка воздуха ?

0,85…0,98

0,9

Давление остаточных газов, МПа

1,05…1,25

1,12

Температура остаточных газов, K

900…1100

1000

Степень подогрева заряда

0…20

15

Коэффициент остаточных газов ?r

0,04…0,10

0,061

Температура в конце впуска, К

340…370

347,8

Коэффициент наполнения

0,70…0,90

0,764

Показатель политропы сжатия

1,34…1,38

1,36

Температура в конце сжатия, К

600…800

751,5

Давление в конце сжатия, МПа

0,9…2,0

1,56

Степень повышения давления цикла

3,2…4,2

3,76

Степень предварительного расширения

1,0

1,0

Температура конца видимого сгорания, К

2400…3100

2630

Максимальное давление сгорания, МПа

3,5…7,5

5,86

Показатель политропы расширения

1,23…1,30

1,258

Температура в конце расширения, К

1200…1700

1514,1

Давление в конце расширения, МПа

0,35…0,6

0,397

Средняя скорость поршня, м/с

9…16

13,5

Среднее эффективное давление, МПа

0,6…1,1

0,75

Эффективный КПД

0,23…0,38

0,29

Механический КПД

0,75…0,92

0,80

Эффективный удельный расход топлива, г/(кВт·ч)

2300…3100

282,6

Отношение

0,86…1,07

1,95

Относительная теплота, %

23…38

29,195 604

Относительная теплота, %

24. 32

24,9 538 035

Относительная теплота, %

30…55

28,1 157 978

Относительная теплота, %

0…21

14,11 670 973

Относительная теплота, %

3…10

4,774 374 102

Фазы газораспределения:

-открытие впускного клапана до ВМТ, град

10…35

27

-закрытие впускного клапана после НМТ, град

40…85

50

-открытие выпускного клапана до НМТ, град

40…70

55

-закрытие выпускного клапана после ВМТ, град

10…50

35

Показатели

Тип двигателя

Прототип

Рассчитанный

Критерий Гинцбурга, кВт/см

1,3…2,8

2,03

Критерий Костина

3,5…9,0

8,97

Масса двигателя в кг

152,6…450

281,05

Приложение Б

Техническая характеристика двигателя

1. Тип двигателя — карбюраторный.

2. Число тактов — 4.

3. Число и расположение цилиндров — 4, рядное.

4. Порядок работы цилиндров —

5. Расположение и число клапанов в цилиндре — верхнее, по два в цилиндре.

6. Рабочий объем двигателя, дм3 — 2,9.

7. Диаметр цилиндра, мм — 98,8.

8. Ход поршня, мм — 95.

9. Степень сжатия — 8,5.

10. Номинальная мощность, кВт — 80,3.

11. Максимальная рабочая частота вращения, мин-1 — 4400.

12. Габаритные размеры двигателя, мм — 770×525×725.

13. Направление вращения коленчатого вала — правое.

14. Максимальное среднее эффективное давление, МПа — 0,94.

15. Максимальный эффективный крутящий момент, Н•м — 217,8.

16. Минимальная частота вращения коленчатого вала, мин-1 — 600.

17. Частота вращения при максимальном крутящем моменте, мин-1 — 2200.

18. Сорт топлива — бензин А-76 по ГОСТ 2084–77.

19. Минимальный удельный расход топлива, г/(кВт•ч) — 250,8.

20. Фазы газораспределения: впуск (начало, конец), выпуск (начало,

конец) — (27, 60), (55, 35).

21. Наличие наддува — нет.

22. Тип системы охлаждения — жидкостный, закрытый с принудительной

циркуляцией.

23. Объем смазочной системы, дм3 — 6.

24. Объем жидкостной системы охлаждения, дм3 — 18.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой