Автор работы: Пользователь скрыл имя, 23 Мая 2013 в 16:39, курсовая работа
Целью курсовой работы является систематизация и закрепление знаний, полученных студентами при изучении теоретического курса дисциплины «Автомобильные двигатели», а также при выполнении практических и лабораторных работ; освоение методики и получение практических навыков теплового и динамического расчета автомобильного (тракторного) двигателя.
Введение
1 Тепловой расчет двигателя
1.1 Выбор топлива, определение его теплоты сгорания
1.2 Определение параметров рабочего тела
1.3 Определение параметров окружающей среды и остаточных газов
1.4 Расчет параметров процесса впуска
1.5 Расчет параметров процесса сжатия
1.6 Расчет параметров процесса сгорания
1.7 Расчет параметров процесса расширения и выпуска
1.8 Определение индикаторных показателей двигателя
1.9 Определение эффективных показателей двигателя
1.10 Определение основных размеров цилиндра и параметров двигателя
1.11 Построение индикаторной диаграммы
2 Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя
3 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя
3.1 Расчет сил давления газов
3.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма
3.3 Расчет сил инерции
3.4 Расчет суммарных сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме
3.5 Расчет сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала
3.6 Построение графиков сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме
3.7 Построение диаграммы износа шатунной шейки
3.8 Построение графика суммарного крутящего момента двигателя
Заключение
Литература
По данным значениям строим внешнюю скоростную характеристику.
С помощью которой определяем максимальный эффективный крутящий момент Ме max = = 385,94 Н м и минимальный эффективный удельный расход топлива ge min = 302,56 г/кВт ч, а также коэффициент приспособляемости:
где МеN - эффективный крутящий момент при номинальной мощности
3 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя
3.1 Расчет сил давления газов
Сила давления газов:
где FП – площадь поршня, м2;
ΔрГ – избыточное давление газов над поршнем в любой момент времени, МПа
Величины ΔрГ снимаем с развернутой индикаторной диаграммы для требуемых φ и за-носим в таблицу 2. Соответствующие им силы РГ рассчитываем по формуле (3.1) и также заносим в таблицу 2.
Площадь поршня:
Расчет приведем для φ =0°.
Масштаб построения графиков сил
где - масштаб построения сил действующих в КШМ
3.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма
Для упрощения динамического расчета действительный КШМ заменяем эквивалентной системой сосредоточенных масс, которая состоит из массы mj , сосредоточенной на оси поршневого пальца и совершающей возвратно-поступательное движение, и массы mR, сосредоточенной на оси кривошипа и совершающей вращательное движение:
где mП - масса поршневой группы, кг;
mШП -часть массы шатунной группы, сосредоточенной на оси поршневого пальца, кг;
mШК - часть массы шатунной группы, сосредоточенной на оси кривошипа, кг;
Полная масса шатунной группы:
Откуда часть массы шатунной группы, сосредоточенной на оси кривошипа:
Часть массы шатунной группы, сосредоточенной на оси поршневого пальца:
Для приближенного определения значений , и можно использовать конструктивные массы т' (кг/м2), т.е. массы, отнесенные к площади поршня .
Исходя из определения конструктивных масс, значения т', выбранные по таблице, умножили на площадь (м2) для получения искомых величин т (кг).
,кг
,кг
,кг
Тогда
3.3 Расчет сил инерции
Силы инерции поступательно движущихся масс:
где j – ускорение поршня, м/с2
где R – радиус кривошипа, м;
ω – угловая скорость вращения коленчатого вала для расчетного режима, рад/с;
φ – угол поворота коленчатого вала, град
Угловая скорость:
где n – номинальная частота вращения коленчатого вала, мин-1
Расчет силы инерции поступательно движущихся масс приведем для φ =0°, а остальные значения сведем в таблицу 2.
Центробежная сила инерции вращающихся масс:
Эта сила является результирующей двух сил:
силы инерции вращающихся масс шатуна
силы инерции вращающихся масс кривошипа
3.4 Расчет суммарных сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме
Суммарные силы, действующие в КШМ:
Нормальная сила:
где β – угол отклонения шатуна от оси цилиндра, град
Сила, действующая вдоль шатуна:
От действия силы S на шатунную шейку возникают две составляющие силы:
сила, направленная по радиусу кривошипа
тангенциальная сила, направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа
Расчет сил приведем для φ =0°, а остальные значения сведем в таблицу 2.
3.5 Расчет сил действующих на шатунную шейку коленчатого вала
Результирующая сила, действующая на шатунную шейку рядного двигателя:
где РК – сила, действующая на шатунную шейку по кривошипу, Н
Расчет силы приведем для φ =0°, а остальные значения сведем в таблицу 2.
Таблица 2- Результаты вычисления сил, действующих в КШМ
φ, град |
∆pГ, МПа |
PГ, Н |
Pj |
P, Н |
N, Н |
S, Н |
K, Н |
T, Н |
RШШ, Н |
0 |
0,01 |
78,5 |
-9307,76 |
-9229,26 |
0 |
-9229,26 |
-9229,26 |
0 |
14286,26 |
30 |
-0,04 |
-314 |
-7342,81 |
-7656,81 |
-964,67 |
-7717,34 |
-6148,66 |
-4663,83 |
12137,47 |
60 |
-0,04 |
-314 |
-2692,42 |
-3006,42 |
-666,72 |
-3079,46 |
-925,81 |
-2937,00 |
6664,83 |
90 |
-0,04 |
-314 |
1961,46 |
1647,46 |
425,373 |
1701,49 |
-425,37 |
1647,46 |
5724,56 |
120 |
-0,0296 |
-232,36 |
4653,88 |
4421,52 |
980,544 |
4528,94 |
-3059,94 |
3338,88 |
8776,83 |
150 |
-0,0188 |
-147,58 |
5381,35 |
5233,77 |
659,393 |
5275,14 |
-4862,27 |
2045,83 |
10128,05 |
180 |
-0,0144 |
-113,04 |
5384,84 |
5271,80 |
0 |
5271,80 |
-5271,80 |
0 |
10328,80 |
210 |
-0,0132 |
-103,62 |
5381,35 |
5277,73 |
-664,93 |
5319,45 |
-4903,11 |
-2063,02 |
10171,52 |
240 |
0,0004 |
3,14 |
4653,88 |
4657,02 |
-1032,8 |
4770,16 |
-3222,92 |
-3516,71 |
8995,79 |
270 |
0,0472 |
370,52 |
1961,46 |
2331,98 |
-602,12 |
2408,46 |
-602,12 |
-2331,98 |
6120,76 |
300 |
0,174 |
1365,9 |
-2692,42 |
-1326,52 |
294,177 |
-1358,75 |
-408,49 |
1295,89 |
5617,02 |
330 |
0,5676 |
4455,66 |
-7342,81 |
-2887,15 |
363,747 |
-2909,97 |
-2318,47 |
1758,59 |
7582,23 |
360 |
1,35 |
10597,5 |
-9307,76 |
1289,74 |
0 |
1289,74 |
1289,74 |
0 |
3767,26 |
370 |
4,11 |
32263,5 |
-9077,86 |
23185,64 |
1007,49 |
23207,52 |
22658,45 |
5018,32 |
18302,86 |
390 |
2,7224 |
21370,84 |
-7342,81 |
14028,03 |
1767,37 |
14138,92 |
11264,95 |
8544,60 |
10561,66 |
420 |
1,1232 |
8817,12 |
-2692,42 |
6124,70 |
1358,25 |
6273,50 |
1886,07 |
5983,27 |
6771,59 |
450 |
0,5708 |
4480,78 |
1961,46 |
6442,24 |
1663,38 |
6653,52 |
-1663,38 |
6442,24 |
9309,46 |
480 |
0,376 |
2951,6 |
4653,88 |
7605,48 |
1686,64 |
7790,25 |
-5263,41 |
5743,22 |
11810,82 |
510 |
0,2632 |
2066,12 |
5381,35 |
7447,47 |
938,293 |
7506,34 |
-6918,84 |
2911,15 |
12324,59 |
540 |
0,1728 |
1356,48 |
5384,84 |
6741,32 |
0 |
6741,32 |
-6741,32 |
0 |
11798,32 |
570 |
0,0884 |
693,94 |
5381,35 |
6075,29 |
-765,41 |
6123,32 |
-5644,06 |
-2374,78 |
10961,40 |
600 |
0,0636 |
499,26 |
4653,88 |
5153,14 |
-1142,8 |
5278,34 |
-3566,26 |
-3891,35 |
9460,61 |
630 |
0,0592 |
464,72 |
1961,46 |
2426,18 |
-626,44 |
2505,75 |
-626,44 |
-2426,18 |
6179,63 |
660 |
0,0464 |
364,24 |
-2692,42 |
-2328,18 |
516,312 |
-2384,74 |
-716,95 |
2274,42 |
6205,76 |
690 |
0,0228 |
178,98 |
-7342,81 |
-7163,83 |
902,558 |
-7220,46 |
-5752,78 |
4363,55 |
11657,27 |
720 |
0,01 |
78,5 |
-9307,76 |
-9229,26 |
0 |
-9229,26 |
-9229,26 |
0 |
14286,26 |
3.6 Построение графиков сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме
Графики изменения сил, действующих в КШМ, в зависимости от угла поворота кривошипа φ строим в прямоугольной системе координат по данным таблицы 2.
Все графики строим в одном масштабе, а координатные сетки располагаем одну под другой.
Масштаб по оси Р: МР = 314 Н/мм
Масштаб по оси φ:
где L0-720 – значение двух оборотов кривошипа по оси φ, мм
Построение графика RШШ ведем в прямоугольной системе координат в тех же масштабах что и графики сил, действующих в КШМ и в виде полярной диаграммы с базовым направлением по кривошипу в масштабе МР = 314 Н/мм.
3.7 Построение диаграммы износа шатунной шейки
На основании полярной диаграммы нагрузки на шатунную шейку коленчатого вала производим построение диаграммы износа. Для этого определяем величину каждой силы RШШ i, действующей в секторе лучей ОШ1 - ОШ12.
Для упрощения расчета составляем таблицу 4, в которую заносим значения сил RШШ I и их сумма.
Таблица 3. Определение суммарных сил, обусловливающих характер износа шатунной
шейки
Rшш |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
0 |
14286,26 |
14286,26 |
14286,26 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
14286,26 |
14286,26 |
30 |
12137,47 |
12137,47 |
12137,47 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
12137,47 |
60 |
6664,83 |
6664,83 |
6664,83 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
6664,83 |
90 |
5724,56 |
5724,56 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
5724,56 |
5724,56 |
120 |
8776,83 |
8776,83 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8776,83 |
8776,83 |
150 |
10128,05 |
10128,05 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
10128,05 |
10128,05 |
180 |
10328,80 |
10328,80 |
10328,80 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
10328,80 |
10328,80 |
210 |
10171,52 |
10171,52 |
10171,52 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
10171,52 |
240 |
8995,79 |
8995,79 |
8995,79 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8995,79 |
270 |
6120,76 |
6120,76 |
6120,76 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
6120,76 |
300 |
5617,02 |
5617,02 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
5617,02 |
5617,02 |
330 |
7582,23 |
7582,23 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
7582,23 |
7582,23 |
360 |
3767,26 |
3767,26 |
3767,26 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3767,26 |
3767,26 |
370 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
18302,86 |
18302,86 |
18302,86 |
18302,86 |
0 |
0 |
0 |
390 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
10561,66 |
10561,66 |
10561,66 |
10561,66 |
0,00 |
0,00 |
420 |
6771,59 |
0,00 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
6771,59 |
6771,59 |
6771,59 |
450 |
9309,46 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
9309,46 |
9309,46 |
9309,46 |
480 |
11810,82 |
11810,82 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
11810,82 |
11810,82 |
510 |
12324,59 |
12324,59 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
12324,59 |
12324,59 |
540 |
11798,32 |
11798,32 |
11798,32 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
11798,32 |
11798,32 |
570 |
10961,40 |
10961,40 |
10961,40 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,00 |
10961,40 |
600 |
9460,61 |
9460,61 |
9460,61 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
9460,61 |
630 |
6179,63 |
6179,63 |
6179,63 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
6179,63 |
660 |
6205,76 |
6205,76 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
6205,76 |
6205,76 |
690 |
11657,27 |
11657,27 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
11657,27 |
11657,27 |
720 |
14286,26 |
14286,26 |
14286,26 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
14286,26 |
14286,26 |
∑ |
221067,09 |
204986,04 |
125158,91 |
0,00 |
0,00 |
18302,86 |
28864,52 |
28864,52 |
28864,52 |
26642,71 |
150375,07 |
221067,09 |
Информация о работе Тепловой и динамический расчет двигателя (прототип ЗиЛ-509)