Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Топ:
Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает...
Интересное:
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Дисциплины:
2023-01-01 | 15 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К Курсовому проекту
по дисциплине
"АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ"
Вариант №__
Выполнил: ___________
____________________
Проверил: ___________
____________________
Севастополь
2012
Содержание
ВВЕДЕНИЕ.. 3
1 ТЕПЛОВОй РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ.. 4
1.1 Определение параметров рабочего тела. 4
1.2 Количество продуктов сгорания. 4
1.3 Параметры действительного цикла двигателя. 5
1.3.1 Параметры процесса выпуска. 5
1.3.2 Параметры процесса впуска. 5
1.3.3 Параметры процесса сжатия. 6
1.3.4 Определение теплоемкости рабочей смеси. 6
1.3.5 Параметры процесса сгорания. 7
1.3.6 Параметры процесса расширения. 9
1.3.7 Параметры процесса выпуска. 10
1.4 Индикаторные и эффективные показатели рабочего цикла. 10
1.4.1 Среднее индикаторное давление. 10
1.4.2 Индикаторный КПД двигателя и расход топлива. 10
1.4.3 Среднее эффективное давление. 10
1.4.4 Эффективный КПД и расход топлива. 11
1.5 Определение основных размеров цилиндра двигателя. Рабочий объем двигателя и одного цилиндра. 11
1.6 Построение индикаторной диаграммы.. 12
1.6.1 Выбор масштабов и определение координат основных точек. 12
1.6.2 Построение политроп сжатия и расширения аналитическим методом.. 12
1.6.3 Скругление индикаторной диаграммы.. 13
1.7 Тепловой баланс двигателя. 13
1.8 Построение внешней скоростной характеристики. 14
2 КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА.. 17
2.1 Кинематика кривошипно-шатунного механизма. 17
2.2 Динамика кривошипно-шатунного механизма. 18
2.2.1 Силы давления газов. 18
2.2.2 Определение сил инерции. 18
2.2.3 Суммарные силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме. 20
2.2.4 Силы, действующие на шатунные шейки коленчатого вала. 21
|
2.2.5 Диаграмма износа шатунной шейки. 21
2.2.6 Определение наиболее нагруженной шейки коленвала. 21
3 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ.. 24
3.1 Общие сведения. 24
3.2 Построение профиля кулачка. 24
3.3 Время-сечения клапана. 26
3.4 Расчет пружины клапана. 27
БИБЛИОГРАФИЯ.. 31
ВВЕДЕНИЕ
В данном курсовом проекте необходимо произвести расчет характеристик и конструктивных элементов автомобильного двигателя внутреннего сгорания, который должен обладать следующими техническими характеристиками:
- Номинальная мощность двигателя, ,кВт............................................................. ________
- Номинальная частота вращения, ,мин-1.............................................................. ________
- Степень сжатия, ...................................................................................................... ________
- Коэффициент избытка воздуха, ..............................................................................________
- Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна, .............................................. ________
- Тип двигателя -
Так как степень сжатия , следовательно, проектируемый двигатель является карбюраторным.
ТЕПЛОВОй РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ
Определение параметров рабочего тела
Проектируемый двигатель является карбюраторным. Элементарный состав карбюраторного топлива принимаем =________%, =________%, =________%.
Необходимое количество воздуха для полного сгорания массовой и объемной единицы топлива:
=________ кмоль/кг (1.1)
=________ кг/кг
где , , и - количество углерода, водорода и кислорода.
Величина поступившего в цилиндры карбюраторных двигателей свежего заряда:
= = ________кмоль/кг (1.2)
где =110...120=________ кг/моль - молекулярная масса паров топлива.
Параметры действительного цикла двигателя
Параметры процесса выпуска
При тепловом расчете двигателя задаемся давлением и температурой окружающей среды:
|
МПа; С, К.
При предварительных расчетах двигателя принимают давление остаточных газов, МПа:
=________ МПа
Температуру остаточных газов рекомендуется принимать для карбюраторных двигателей К, принимаем К.
Параметры процесса впуска
Величина температуры подогрева заряда для карбюраторных двигателей К; принимаем ________К.
Плотность заряда на впуске, кг/м3,
= =________ кг/м3 (1.8)
где =287 Дж/(кг×К) - удельная газовая постоянная для воздуха.
Потери давления на впуске, МПа,
(1.9)
где - коэффициент затухания скорости движения заряда в цилиндре;
- коэффициент сопротивления системы впуска;
- средняя скорость заряда на впуске, м/с.
Значениями и при расчете задаются. Для автотранспортных двигателей рекомендуются следующие интервалы значений: = 2,5...4; = 50...130 м/с. Принимаем ; м/с;
=________ МПа
Таким образом, давление в конце впуска, МПа,
=________ МПа
Коэффициент остаточных газов характеризует степень очистки цилиндра от продуктов сгорания и может быть определен по выражению
=________ (1.10)
Температура заряда в конце впуска, К,
= = =________ К (1.11)
Величина, характеризующая качество процесса впуска, - коэффициент наполнения двигателя :
= =________ (1.12)
для современных карбюраторных двигателей находятся в пределах: = 0,7...0,85.
Параметры процесса сжатия
Процесс сжатия характеризуется показателем политропы сжатия, температурой, давлением и теплоемкостью рабочего тела в процессе сжатия. Величина показателя политропы сжатия определяется на основании опытных данных в зависимости от степени сжатия двигателя и температуры в конце впуска , для карбюраторных двигателей:
;
где - показатель адиабаты сжатия, определяется по номограмме. .
; принимаем =________
Давление в конце процесса сжатия определяется по формуле, МПа.
= =________МПа (1.13)
|
Температура рабочего тела в конце процесса сжатия, К,
= =________ К (1.14)
Расчетные значения величин и для современных карбюраторных двигателей внутреннего сгорания МПа; К.
Параметры процесса сгорания
Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси
=________ (1.19)
При сгорании топлива действительный коэффициент изменения рабочей смеси должен учитывать наличие в рабочей смеси некоторого количества остаточных газов от предыдущего цикла
= =________ (1.20)
При сгорании обогащенных смесей () некоторое количество теплоты не выделяется при сгорании вследствие образования и выброса из цилиндра некоторого количества и . Потеря теплоты в результате химической неполноты сгорания топлива () может быть определена по формуле, кДж/кг,
=_________ кДж/кг (1.20)
При известном элементарном составе жидкого топлива низшая теплотворная способность топлива определяется по формуле Д.И.Менделеева, МДж/кг,
(1.21)
= =________ (МДж/кг)= ________ кДж/кг
где - количество водяных паров в продуктах сгорания массовой единицы топлива.
В результате сгорания рабочей смеси в цилиндре двигателя выделяется некоторое количество теплоты, кДж/кмоль рабочей смеси:
= =________ кДж/кмоль (1.22)
Для определения температуры рабочего тела в конце процесса сгорания определяем среднюю мольную теплоемкость продуктов сгорания кДж/(кмоль×К),
(1.23)
где ; ; ; ; - средние мольные теплоемкости компонентов продуктов сгорания, определяемые по эмпирическим формулам, приведенным в табл. 1.2 для интервала температур 0С.
Таблица 1.2 - Средние мольные теплоемкости компонентов продуктов сгорания
Газ | Формула | , |
1501...2800 0С | ||
Углекислый | 39,123 + 0,003349 | |
Окись углерода | 22,49 + 0,00143 | |
Водяной пар | 26,67 + 0,004438 | |
Водород | 19,678 + 0,001758 | |
Азот | 21,951 + 0,001457 |
|
=__________ + __________
Подставляя в эти формулы вместо величину и группируя известные члены, получаем уравнение
.
Температура в конце видимого процесса сгорания для карбюраторного двигателя может быть определена из выражения
(1.24)
Значения коэффициента использования теплоты для карбюраторных двигателей =0,85...0,95; Принимаем =_______.
После подстановки в уравнение сгорания соответствующих числовых значений и выполнения необходимых преобразований, уравнение сгорания примет вид
________ +________ -________=0
В результате решения уравнения было получено два корня уравнения:
________ ºС;
________ ºС;
Т.е. принимаем _________ К., тогда К
Имея значение величины можно определить давление в конце видимого сгорания, МПа для карбюраторных двигателей
=__________ МПа (1.25)
Степень повышения давления
=_________ (1.26)
Расчетные значения величин для современных автотракторных двигателей находятся для карбюраторных двигателей в пределах: .
Действительные максимальные давления в цилиндре карбюраторного двигателя обычно ниже расчетных значений , что объясняется увеличением объема надпоршневого пространства к моменту реализации максимума давления.
3,92 МПа
Параметры процесса выпуска
Для проверки правильности выбора значений , проверяется вероятное значение , на основании полученных величин и по следующей формуле, К:
=________ К (1.29)
Тепловой баланс двигателя
Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом, определяется по формуле, Дж/с,
= ______________ Дж/с (1.54)
Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с, Дж,
= ______________ Дж (1.55)
Теплота, передаваемая охлаждающей среде, Дж/с,
(1.56)
где - коэффициент пропорциональности, =0,45...0,53 = _______;
- число цилиндров;
- диаметр цилиндра, см;
-показатель степени; для четырехтактных двигателей
= _____________ Дж/с
Теплота, унесенная с отработавшими газами, Дж/с,
(1.57)
Значение величины определяется для полученной температуры = ______ К (________ 0C) по таблице методом интерполяции.
Тогда
___________
=_________ кДж/(кмоль×К)
Аналогично определяется и величина . To =293 К (20 0С).
= 29,09 кДж / (кмоль×К)
=____________ Дж/с
|
Теплота потерянная из-за химической неполноты сгорания для карбюраторных двигателей при
= =______________ Дж/с (1.55)
Неучтенные потери теплоты
=____________ Дж/с
Все составляющие теплового баланса сводятся таблицу 1.6.
Таблица 1.7 - Составляющие теплового баланса
Составляющие теплового баланса | Q, Дж/с | q, % |
1 | 2 | 3 |
Теплота, эквивалентная эффективной работе | ||
Теплота, передаваемая охлаждающей среде | ||
Теплота, унесенная с отработавшими газами | ||
Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива | ||
Неучтенные потери теплоты | ||
Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом |
Силы давления газов
Давление газов, Н:
(2.2)
где - площадь поршня, м2; =_________ м2
- давление газов в цилиндре двигателя, МПа.
- и атмосферное давление, МПа.
Результаты вычислений давлений для каждого угла поворота коленвала занесены в таблицу 2.3.
Определение сил инерции
По характеру движения массы деталей кривошипно-шатунного механизма можно разделить на массы, движущиеся возвратно-поступательно (поршневая группа и верхняя головка шатуна); массы, совершающие вращательные движения (коленвал и нижняя головка шатуна), и массы совершающие сложные движения (стержень шатуна). Для приближенного расчета масс используют конструктивные массы:
Таблица 2.2 - Массы деталей кривошипно-шатунного механизма
Конструктивный элемент или масса | Конструктивная масса, кг/м2 | Масса, кг |
Поршень (из алюминиевого сплава), | ||
Шатун, | ||
Неуравновешенные части коленвала (стальной кованный вал), |
=_______ кг;
=_______ кг
=_______ кг;
=_______ кг
Имея значения приведенных масс, можно определить силу инерции возвратно-поступательно движущихся масс, Н:
(2.3)
Сила инерции вращающихся масс, Н,
=___________ H (2.4)
Полученные значения величины для различных углов поворота коленвала заносят в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 - Расчет динамики КШМ
, мм | , МПа | , МПа | , Н | , м/с2 | , Н | , Н | , Н | , Н | , Н | , Н | , Н·м | |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Общие сведения
Площадь проходного сечения в клапане определяется из условия неразрывности потока несжимаемого газа по условной средней скорости в сечении седла при максимальном подъеме клапана на режиме номинальной частоты вращения, см2,
, (3.1)
где -значение средней скорости поршня, =_______ м/с;
- скорость газа в проходном сечении клапана = _____ м/с;
- площадь поршня _______ (м2)=_______ (см2);
- число одноименных клапанов, = 1.
(см2)
Учитывая, что через горловину проходит стержень клапана, ее площадь обычно принимают
= (см2) (3.2)
Диаметр горловины, мм:
(мм).
Диаметр впускного клапана должно лежать в пределах
(мм).
Диаметры горловин выпускных клапанов принимают на 10-20% меньше впускных клапанов.
(мм).
У современных двигателей угол наклона фаски тарелки выпускного клапана обычно принимается равным 450, а впускного клапана - 450 или 300.
Если известны и , то максимальная высота подъема клапана может быть определена: при :
= (3.3)
Построение профиля кулачка
Построение профиля кулачка ведется от начальной окружности радиуса . Значение величины находится в пределах
(см).
Угол , задающий положение этих точек, определяется из условия обеспечения принятых фаз газораспределения для проектируемого клапана:
(3.4)
где -угол опережения открытия впускного клапана до ВМТ, ___0;
- запаздывания закрытия впускного после НМТ, __0.
Условие максимального хода толкателя
(3.5)
где и - длина плеча коромысла, прилегающая соответственно к толкателю и к клапану.
0,7; (мм)
Для выпуклого кулачка значение величины принимается по технологическим соображениям из условия . мм.
Если задаемся значением , то значение может быть рассчитано по формуле, мм,
(3.6)
где
(3.7)
(мм)
(мм)
Для обеспечения зазора в клапанном механизме тыльную часть кулачка выполняют радиусом , меньшим, чем на зазор . Зазор учитывает температурную и упругую деформацию элементов механизма газораспределения и принимается равным: для впускных клапанов =0,25...0,35 мм, (принимаем 0,3 мм).
Угол определяют из условия, что в точке С угол и , а
(3.8)
В зависимости от выбранного профиля кулачка и типа толкателя определяются подъем, скорость и ускорение толкателя и клапана. Для выпуклого кулачка с плоским толкателем
(3.9)
где - соответственно подъем, м, скорость м/с и ускорение, толкателя, м/с2 при движении его по дуге радиуса от точки А к точке С; - соответственно подъем, скорость и ускорение толкателя при движении его по дуге радиуса от точки С к точке В.
- угловая скорость кулачка (распредвала), рад/с;
(сек-1) (3.10)
и - текущие значения углов при движении толкателя по дугам окружности и .
Таблица 3.1 - Графики пути, скорост
|
|
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!