Проектный расчёт двигателя внутреннего сгорания прототипа КамАЗ 740.10

Марка ДВС	λ	Марка ДВС	λ
ВАЗ – 2106 ВАЗ – 2112 ЗИЛ – 130 ЗИЛ – 508.10	0,295 0,290 0,257 0,257	ЗМЗ – 4025.10 ЗМЗ – 5234 ЗМЗ – 4062.10	0,295 0,282 0,273

 

Таблица 18.2     Значения параметров λ для дизелей.

Марка ДВС	λ	Марка ДВС	λ
Д – 245 ЗИЛ – 645 КамАЗ – 740.11	0,276 0,280 0,270	КамАЗ – 740.10 ЯМЗ – 240 ЯМЗ – 238ДЕ	0,270 0,264 0,267

 

После этого производится расчет полного значения масс, кг.

Масса частей, движущихся возвратно-поступательно:

 

, кг      

 

где - масса комплекта поршня (поршень + палец), кг;

- масса шатуна, приведенная к поршню,

= (0,2…0,3)∙ , кг

 

где - масса шатуна, кг.

Масса вращающихся деталей:

- в рядных ДВС -                   

где - масса колена без противовесов (масса кривошипа), кг;

- масса шатуна, приведенная к коленчатому валу,

 

 

- в V-образных двигателях - =3,95+2,75=6,7     

 

Соответствие выбранных масс необходимо проверить по значению максимальной удельной силы инерции по формуле:

 

, МПа                                

 

где R – радиус кривошипа,        

- угловая скорость коленчатого  вала, , с-1;      

λ – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна (постоянная КШМ); (см. таблицу 14.2)

Fn – площадь поршня, м2.

Максимум удельной силы не должен превышать следующих интервалов:

- для двигателей с искровым  зажиганием с числом оборотов ;

- для двигателей с искровым  зажиганием с число оборотов ;

- для дизелей при ;

- для дизелей при .

Удельную силу инерции движущихся масс определяем по формуле:

 

, МПа

Производится расчет сил, действующих в КШМ, Н.

Силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс:

 

, Н

 

Центробежной силы инерции вращающихся масс:

 

 

Центробежная сила инерции является результирующей двух сил:

- силы инерции вращающихся  масс шатуна:

 

 

 

- силы инерции вращающихся  масс кривошипа:

 

 

 

Суммарной силы, действующей на поршень:

 

 

где - сила давления газов, ( берется из развернутой диаграммы).

Нормальной силы, перпендикулярной к оси цилиндра:

 

 

 

Силы, действующие вдоль шатуна:

 

 

Нормальной силы, действующей вдоль радиуса кривошипа,

 

 Н     

 

Тангенциальной силы, касательной окружности кривошипа:

 Н                                                         

Значения тригонометрических функций для выбранного значения λ рассчитываются или берутся из таблиц приложений. Расчет всех действующих сил производится через 20° поворота коленчатого вала. В интервале резкого повышения давления (приблизительно от 320° до 420° п.к.в.) расчет ведется через 5° п.к.в. Данные расчетов сил для различных углов сводятся в таблицу 14.3.

Таблица 18.3 Расчетные данные давлений и сил, действующих к кривошипно-шатунном механизме.

п.к.в.	, МПа	, МПа	, МПа	, кН	, кН	, кН	N, кН	S, кН	K, кН	T, кН	, Н∙м
0	1,72	-34,4	-32,68		-0,0194
20	1,55	-31	-29,45		-0,0255
40	1,1	-22	-21,09		-0,206
60	0,49	-9,8	-9,31		-0,0168
80	0,1	-2	-1,9		-0,0122
100	0,59	+11,8	12,39		-0,0075
120	0,85	+17	17,85		-0,0027
140	0,97	+19,4	20,37		-0,0015
160	0,99	+19,8	20,79		-0,0055
180	0,98	+19,6			-0,009
200	0,99	+19,8			-0,0116
220	0,97	+19,4			-0,013
240	0,85	+17			-0,014
260	0,59	+11,8			-0,014
280	0,1	-2			-0,015
300	0,49	-9,8			-0,015
320	1,1	-22			-0,015
340	1,55	-31			-0,015
360	1,72	-34,4			-0,015
380	1,55	-31			-0,015
400	1,1	-22			-0,015
420	0,49	-9,8			-0,014
440	0,1	-2			-0,014
460	0,59	+11,8			-0,013
480	0,85	+17			-0,009
500	0,97	+1904			-0,0055
520	0,99	+19,8			-0,0015
540	0,98	+19,6			-0,0027
560	0,99	+19,8			-0,0075
580	0,97	+19,4			-0,0122
600	0,85	+17			-0,0168
620	0,59	+11,8			-0,0206
640	0,1	-2			-0,0237
660	0,49	-9,8			-0,0255
680	1,1	-22			-0,0194
700	1,55	-31			-0,0255
720	1,72	-34,4			-0,0194

 

По рассчитанным данным строятся графики изменения сил в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

На верхнем графике стоятся изменения сил давления газов, удельной силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс и суммарной силы

 

 МПа

Ниже строят значения сил (рекомендуемый масштаб ):

- найденной ранее силы ;

- нормальной силы N, действующей на стенку цилиндра и силы S, действующей вдоль шатуна;

- нормальной силы К, действующей  по оси кривошипа и тангенциальной  силы Т.

Примерный вид и содержание графического листа представлено в приложении.

 

 

 

 

 

19.Кинематический расчет  двигателя 

19. Кинематический расчет двигателя.

 

После выполнения динамического расчета производится кинематический расчет рассматриваемого двигателя.

Для достижения этой цели в расчетно-пояснительной записке необходимо оформить таблицу значений перемещения, скорости и ускорения поршня, рассчитанных через 20 градусов поворота коленчатого вала (табл. 15.1).

При расчете значений для двигателя с центральным кривошипно-шатунным механизмом следует воспользоваться формулами:

 

- перемещения поршня:

 

;

 

- скорости поршня:

 

;

 

- ускорение поршня:

 

.

 

 

Значение λ=027  берется из технической характеристики двигателя или приложения.

, п.к.в.	S, м	W, м/с	J, м/с2
0	0	0	5637
20	4	340	5089
40	17,3	320	3608
60	36	300	1620
80	57,4	280	355
100	78,2	260	1896
120	96	240	2818
140	109,3	220	3192
160	117,3	200	3253
180	120	0	3240
200	117,3	200	3253
220	109,3	220	3192
240	96	240	2818
260	78,2	260	1896
280	57,4	280	355
300	36	300	1620
320	17,3	320	3608
340	4	340	5089
360	0	0	5637

 

 

 

 

 

 

По рассчитанным данным строятся графики изменения перемещения, скорости и ускорения поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

Для этого ниже свернутой индикаторной диаграммы двигателя наносятся координатные оси. Принимая во внимание, что S = 2·R, проводятся вертикальные линии через точки ВМТ и НМТ на индикаторной диаграмме и горизонтальные линии, служащие осями абсцисс графиков. Значения углов поворота коленчатого вала от 0 до 360 градусов следует равномерно нанести между этими вертикальными линиями. Линия, проведенная через точку ВМТ, одновременно является осью ординат графиков.

Масштаб графиков выбирается с таким расчетом, чтобы равномерно заполнить имеющееся место.

На графиках обозначаются составляющие первого и второго порядков, а также их суммарные значения.

В расчетно-пояснительной записке проводится анализ полученных аналитических и графических данных.

В анализе следует отметить степень соответствия полученных данных перемещения поршня действительному значению, скорости поршня рекомендуемому для данного типа ДВС значению и влияние величины и характера изменения ускорения поршня на механические нагрузки двигателя.

В конце раздела необходимо оценить влияние кинематических параметров КШМ на показатели надежности и долговечности двигателя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. 

Вывод:

В результате выполненной работы был произведен тепловой, кинематический и динамический расчеты двигателя.

Согласно тепловому расчету с повышением режима эксплуатации двигателя количество сгораемых компонентов растет кроме СО2 и Н2О не изменяется. При расчете процессов все интервалы значений были соблюдены. По результатам расчетов объем двигателя растачивается с 10,86 до 10,85998.Эвективная мощность не изменяется. Ход поршня не изменен, а цилиндр растачивается на 0,01 мм.

По результатам динамических расчетов была построена свернутая и развернутая индикаторная диаграмма.

По результатам кинематических расчетов определены скорость, ускорение и перемещение поршня и построены их графики. 

Список использованной литературы

1. Алексеев И.В., Богданов С.Н., Пришвин С.А. и др. Ч.1. Методика выполнения теплового расчета. Учебное пособие по курсовому проектированию двигателей внутреннего сгорания. М: МАДИ, 2004 – 85с.
2. Артамонов М.Д., Морин М.М., Скворцов Г.А. Основы теории и конструирования автотракторных двигателей. М: Высшая школа, 1978 – 134с.
3. Зейпетдинов Р.А., Дьяков И.Ф., Ярыгин С.В. Проектирование автотракторных двигателей. Учебное пособие. Ульяновск: УлГТУ, 2004 – 168с.
4. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн.1. Теория рабочих процессов: Учебник для вузов /Под.ред. В.Н.Луканина и М.Г.Шатрова. М: Высшая школа, 2007 – 479с.
5. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей. 4-ое издание / Под.ред А.С. Орлина, М.Г.Круглова. М: Машиностроение, 1983 – 372с.
6. Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. 4-ое издание  Под.ред А.С. Орлина, М.Г.Круглова. М: Машиностроение, 1985 – 465с.
7. Лиханов В.А., Деветьяров Р.Р. Расчет двигателей внутреннего сгорания. Учебное пособие. Киров: Вятская ГСХА, 2008 – 69с.
8. Стуканов В.А. Основы теории автомобильных двигателей и автомобилей. Учебное пособие. М: Форум. ИНФРА, 2005