Определение параметров процессов газообмена, сжатия, расширения и сгорания топлива и основных размеров цилиндра. Расчеты кинематики и динамики кривошипно-шатунного механизма. Прочностные расчеты основных деталей двигателя и описание его конструкции.
Аннотация к работе
В данном курсовом проекте представлены чертеж поперечного разреза двигателя, сборочный чертеж маховика, тепловой расчет, расчеты кинематики и динамики кривошипно-шатунного механизма (КШМ), диаграммы и графики к тепловому расчету и расчету кинематики и динамики КШМ, прочностные расчеты основных деталей двигателя и описание конструкции двигателя.Степень сжатия: ?=16,5 (подбираем по [3]). Коэффициент избытка воздуха: ?=1,08 (подбираем по [3]). Максимальное давление сгорания: pz=90 кг/см2 (подбираем по [3]).? Элементарный состав 1 кг топлива: С=0,870 кг, Н=0,126 кг, О=0,004. Коэффициент использования теплоты в точке z ?z=0,7.Стехиометрическое количество воздуха на 1 кг топлива для дизельного двигателя рассчитывается по следующей формуле кмоль.(1) Количество продуктов сгорания при условии, что сгорание 1 кг топлива происходит с ?=1 кмоль. Количество продуктов сгорания 1 кг топлива при заданном ? кмоль.Давление в начале сжатия ра оценивают на основании опытных данных. Давление остаточных газов в цилиндре в конце выпуска. Давление остаточных газов в конце выпуска pr оценивают на основании опытных данных. ?оч - коэффициент очистки, учитывающий уменьшение остаточных газов при продувке; ? - коэффициент, учитывающий различия в теплоемкостях рабочей смеси при температуре Та и остаточных газов при Tr;Показатель политропы сжатия n1 и температуру в конце сжатия Тс определяют из системы уравнений (при ?>1) При ta=95,76OC по таблице [3] находим значение внутренней энергии свежего заряда и продуктов сгорания в точке а: ккал/кмоль, ккал/кмоль. Подставляем в уравнение Подставим в уравнениеКоэффициент молекулярного изменения рабочей смеси Температура конца сгорания определяется из уравнения При тс=741,33OC по таблице [3] находим значение внутренней энергии свежего заряда и продуктов сгорания в точке с: ккал/кмоль, ккал/кмоль. Подставим в уравнение т.е.Показатель политропы расширения n2 и температуру в конце расширения tb определяем из системы уравнений: (25) При tz=1648,2 OC по таблице [3] находим значение внутренней энергии свежего заряда и продуктов сгорания в точке z: ккал/кмоль, ккал/кмоль. Подставим в уравнениеРасчетное среднее индикаторное давление карбюраторного двигателя , (29) где ?п - коэффициент полноты диаграммы, учитывающий уменьшение площади диаграммы. ?п=0,92.Рабочий объем цилиндра л. Диаметр цилиндра дм. 2.9 Уточнение параметров и показателей двигателя для выбранных размеров D и S Рабочий объем цилиндраПри расчете давления газов в цилиндре в зависимости от угла поворота коленчатого вала (a) используются следующие зависимости. Перемещение поршня h = 0,5S[(1-cosa) 0,25l (1-cos2a)], (46) где l = 0,206-отношение радиуса кривошипа к длине шатуна (принимаем по прототипу). Результаты расчета давления газов при сжатии и расширении по формулам (46)…(49) приведены в таблице 1.Расчет производим для углов поворота коленчатого вала от 0 до 3600 через 100 по методике изложенной в [2]. Угловая скорость коленчатого вала w = pn/30 = p?2000/30 = 209,4 рад/с. Результаты расчета кинематики поршня по формулам (50)…(53) приведены в таблице 2 и на рисунке 2.Приведенные массы колена вала и поршневого комплекта определяются по конструктивным соотношениям [2]: кг/л; кг/л; кг/л. ? масса поршневого комплекта мп.к=2•1,583=3,17 кг;Схема сил, действующих на элементы КШМ, приведена на плакате. Силы давления газов, действующие на поршневой палец Суммарные силы, действующие на поршневой палец ? сила, действующая на шатунПо данным таблицы 3 строим векторную диаграмму сил действующих на шатунную шейку. А затем по векторной диаграмме сил строим диаграмму износа шатунной шейки. Результаты расчета диаграммы износа шатунной шейки приведены в таблице 4, где обозначено qi - относительный износ.Период изменения суммарного крутящего момента составляет 120о. Расчет суммарного крутящего момента выполняется для углов а=0…720о с шагом Da?? = 10о по формуле Результаты расчета текущих значений крутящих моментов по формуле (71) приведены в таблице 5.Коэффициент неравномерности частоты вращения ?=0,025, что соответствует автомобильным двигателям [2]. Момент инерции маховика кг•м2. Наружный и внутренний диаметры обода маховика предварительно принимаются по следующим конструктивным соотношениям [2]: мм; мм. По условиям компоновки двигателя окончательно принимаем: DM=350 мм; Dвн=175 мм. Выбираем материал - чугун.Выполнить расчет уплотнительного поршневого кольца дизеля с данными: D=120 мм. Основные размеры кольца определяются по конструктивным соотношениям [6]. Радиальная толщина t = (1/25…1/35)D, t = D/30 = 120 / 30 =4 мм; высота кольца b = (0,3…0,6) t, b = 0,5?4 = 2 мм; зазор в замке в свободном состоянии ао=3,75t=15 мм; минимальный зазор в замке во время работы двигателя amin=0,1. Для маслосъемных колец рср = 0,5..0,95 МПА, принимаем рср = 0,8 МПА.Материал - сталь 18Х2Н4МА. Поверхность цементирована. Сила, действующая на палец Условие прочности выполняется.Материал и свойства материала болтов: сталь 40ХН2МА; ?в=1100 МПА; ?т=850 МПА; ?-1р=440 МПА. Переменная
План
Содержание
Введение
1. Исходные данные
2. Тепловой расчет
2.1 Выбор расчетных параметров
2.2 Параметры рабочего тела
2.3 Параметры процесса газообмена
2.4 Параметры процесса сжатия
2.5 Параметры процесса сгорания
2.6 Параметры процесса расширения
2.7 Параметры, характеризующие рабочий цикл
2.8 Основные размеры цилиндра
2.9 Уточнение параметров и показателей двигателя для выбранных размеров S и D
2.10 Расчет индикаторной диаграммы
3. Расчет кинематики и динамики КШМ
3.1 Кинематика поршня
3.2 Приведенные массы элементов КШМ
3.3 Расчет сил
3.4 Расчет диаграммы износа шатунной шейки
3.5 Расчет суммарного крутящего момента
3.6 Расчет маховика
3.7 Анализ неуравновешенности и уравновешение двигателя
4. Расчет основных деталей двигателя
4.1 Расчет уплотнительного поршневого кольца
4.2 Расчет поршневого пальца
4.3 Расчет шатунных болтов
5. Описание конструкции двигателя
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Цель данного курсового проекта - спроектировать дизельный двигатель. Прототип - двигатель 6 Ч 13/14. Двигатель должен иметь большую надежность, ремонтопригодность, взаимозаменяемость стандартных изделий.
В данном курсовом проекте представлены чертеж поперечного разреза двигателя, сборочный чертеж маховика, тепловой расчет, расчеты кинематики и динамики кривошипно-шатунного механизма (КШМ), диаграммы и графики к тепловому расчету и расчету кинематики и динамики КШМ, прочностные расчеты основных деталей двигателя и описание конструкции двигателя.