Расчет автотракторного двигателя внутреннего сгорания (прототип ЗИЛ-130) - Курсовая работа

Двигатель внутреннего сгорания - тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу. Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Механизм газораспределения обеспечивает своевременный впуск горючей смеси в цилиндр и удаление из него продуктов сгорания.Главная тенденция в развитии современных двигателей автомобилей и тракторов заключается в повышении их мощностных и экономических показателей при одновременном снижении массы и габаритов.Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна для современных автотракторных двигателей составляет 0,21…0,30, причем для быстроходных двигателей обычно применяются длинные шатуны (значения ? малы), для тракторных - относительно короткие.Выбор размеров и числа цилиндров производится на основе следующих соображений. Диапазон возможного изменения диаметра цилиндра можно определить, используя зависимость для существующих моделей двигателей (рис. Ориентировочно средняя скорость поршня: По заданным номинальной мощности , частоте вращения коленчатого вала , оцененным размерам цилиндра определяем их число . Число цилиндров в свою очередь определяется уравнением форсирования двигателя по мощности, т.е. литровой мощностью.Коэффициент избытка воздуха ? определяет состав горючей смеси. Его значение зависит от типа смесеобразования, условий воспламенения и сгорания топлива, а также от режима работы двигателя. При выполнении теплового расчета двигателя в первую очередь определяются параметры рабочего тела, окружающей среды и остаточных газов. Химический коэффициент молекулярного изменения: Параметры окружающей среды и остаточных газов: Атмосферные условия, необходимые для последующих расчетов принимаются следующие: Давление остаточных газов МПА Действительный коэффициент остаточных газов: Коэффициент наполнения: Температура в конце впуска: Давление и температура в конце сжатия: Где; - показатель политропы сжатия, который для автотракторных двигателей находится в пределах или вычисляется по формуле В.А.В этом разделе уточняются значения, принятые предварительно в разделе 1.1. Среднее эффективное давление: Где; - механический КПД двигателя (для бензиновых двигателей ), принимаем . Рабочий объем цилиндров (литраж) проектируемого двигателя в литрах: лДля контроля правильности определения в тепловом расчете параметров газов, индикаторных и эффективных показателей цикла и экономичности их следует сравнить со значениями, приведенными в таблице 1.1. Рассчитанные параметры должны находиться в указанных пределах. Результаты теплового расчета двигателя, его размеров и экономичности заносятся в таблицу 1.2. Параметры, полученные путем теплового расчета, сравниваются с их значениями у современных двигателей (таблица 1.3). Дальше откладываются на оси абсцисс в принятом масштабе объемы: Выбрав на оси ординат масштаб давлений, откладывают точки: Через точки проводятся прямые, параллельные оси абсцисс.С целью последующего динамического расчета автомобиля, по результатам теплового расчета двигателя строятся соответствующие типу двигателя теоретические характеристики: регуляторная характеристика дизеля или скоростная характеристика двигателя с искровым зажиганием. Исходными данными для их построения являются: тип двигателя (с воспламенением от сжатия или с искровым зажиганием), номинальная мощность в КВТ, номинальная частота вращения в об/мин, удельный в г/ и часовой в кг/ч расходы топлива на номинальном режиме работы двигателя. Характеристики строятся для двигателя с искровым зажиганием при работе с полностью открытой дроссельной заслонкой. Скоростная характеристика двигателя в функции от частоты вращения () = f(n) строится в следующей последовательности. Масштаб для оси абсцисс графика (масштаб частоты вращения) выбирают ориентируясь на значения .Цель динамического расчета двигателя - определение сил и моментов, нагружающих детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и определение требуемого момента инерции и массы маховика.Согласно рекомендаций, указанных в [2], условий исходных данных к курсовой работе, а также на основе вышеизложенных расчетов для динамического расчета КШМ двигателя принимаем следующие основные конструктивные параметры двигателя: Номинальная частота вращения коленчатого вала об/мин. На поршень и поршневой палец действуют силы давления газов и силы инерции движущихся возвратно-поступательно масс КШМ. Сила давления газов определяется по формуле: , Н, Где; - текущее значение давления газов по индикаторной диаграмме, МПА; Значение могут быть определены аналитическим путем в соответствии с принятым шагом расчета по углу поворота кривошипа . , Для дальнейших расчетов нужно выразить силу РГ в функции от угла ? поворота коленчатого вала.На шатунную шейку действуют две силы: направленная по шатуну сила Pt, как составляющая силы Ррез, приложенная к поршневому пальцу; центробежная сила инерции Pc, создаваемая редуцированной к кривошипу ч

Содержание

Введение

1. Тепловой расчет двигателя. Определение основных размеров и удельных параметров двигателя

1.1 Определение основных параметров двигателя

1.2 Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна

1.3 Выбор размеров и числа цилиндров

1.4 Выбор коэффициента избытка воздуха и степени сжатия

1.5 Определение параметров рабочего цикла дизеля

1.6 Расчет индикаторных параметров четырехтактного дизеля

1.7 Определение основных размеров двигателя, показателей топливной экономичности и КПД

1.8 Анализ результатов теплового расчета

2. Построение и анализ индикаторной

3. Построение скоростных характеристик двигателя

4. Динамика и уравновешивание ДВС

4.1 Динамический расчет КШМ двигателя

4.1.1 Определение сил, действующих на поршень и поршневой палец

4.1.2 Определение сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала

4.1.2 Расчет момента инерции и параметров маховик

4.2 Неравномерность крутящего момента и хода двигателя, векторные и развернутые диаграммы давлений

Заключение

Литература

Приложение

Двигатель внутреннего сгорания - тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу. Основными частями ДВС являются кривошипно-шатунный механизм и газораспределительный механизм, а также системы питания, охлаждения, зажигания и смазочная система. Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно- поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Механизм газораспределения обеспечивает своевременный впуск горючей смеси в цилиндр и удаление из него продуктов сгорания. Система питания предназначена для приготовления и подачи горючей смеси в цилиндр, а также для отвода продуктов сгорания. Смазочная система служит для подачи масла к взаимодействующим деталям с целью уменьшения силы трения и частичного их охлаждения, наряду с этим циркуляция масла приводит к смыванию нагара и удалению продуктов изнашивания. Система охлаждения поддерживает нормальный температурный режим работы двигателя, обеспечивая отвод теплоты от сильно нагревающихся при сгорании рабочей смеси деталей цилиндров поршневой группы и клапанного механизма. Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя.

В результате длительного периода развития ДВС в настоящее время обладают достаточно высокой степенью совершенства и приемлемыми мощностными и экономическими показателями, а также достаточно надежны в работе. Однако, необходимость повышения эффективности использования тракторов, автомобилей и других мобильных энергетических средств требует дальнейшего совершенствования, как самих машин, так и их силовых установок.