Тепловой и динамический расчет двигателя (прототип ЗиЛ-509)

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 23 Мая 2013 в 16:39, курсовая работа

Описание работы

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.

Содержание работы

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

Файлы: 10 файлов

диаграммапивоварчук.bak

— 74.07 Кб (Скачать файл)

пивоварчук.bak

— 171.99 Кб (Скачать файл)

характеристика.bak

— 67.09 Кб (Скачать файл)

диаграммапивоварчук.cdw

— 73.96 Кб (Скачать файл)

пивоварчук.cdw

— 171.85 Кб (Скачать файл)

характеристика.cdw

— 66.22 Кб (Скачать файл)

Введение, заключение литература.doc

— 40.50 Кб (Просмотреть файл, Скачать файл)

Силовые установки.doc

— 880.00 Кб (Скачать файл)

 

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:

 


                                                                                                                                   (2.5)

 

где МеN - эффективный крутящий момент при номинальной мощности

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя

 

3.1 Расчет сил  давления газов

 

Сила давления газов:


                                                                                                                                   (3.1)

 

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:


 

                                                                                                                                  (3.2)

 


 

 

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:


                                                                                                                              (3.3)

 

                                                                                                                              (3.4)


 

 

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:


                                                                                                                             (3.5)

 

Откуда часть массы шатунной группы, сосредоточенной на оси кривошипа:


                                                                                                                             (3.6)

 

Часть массы шатунной группы, сосредоточенной  на оси поршневого пальца:


                                                                                                                            (3.7)

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:


                                                                                                                            (3.8)

 

где j – ускорение поршня, м/с2


                                                                                                                            (3.9)

 

где R – радиус кривошипа, м;

      ω – угловая скорость вращения коленчатого вала для расчетного режима, рад/с;

      φ – угол поворота коленчатого вала, град

Угловая скорость:


                                                                                                                                    (3.10)

 

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:


                                                                                                                               (3.11)


 

 

Эта сила является результирующей двух сил:

         силы инерции  вращающихся масс шатуна


                                                                                                                                (3.12)

 


 

 

         силы инерции  вращающихся масс кривошипа


                                                                                                                               (3.13)

 


 

3.4 Расчет суммарных сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме

 

Суммарные силы, действующие в КШМ:


                                                                                                                               (3.14)

 

Нормальная сила:


                                                                                                                                (3.15)

 

где β – угол отклонения шатуна от оси цилиндра, град

 

                                                                                                                                       (3.16)


 

Сила, действующая вдоль шатуна:

 

                                                                                                                                       (3.17)


 

От действия силы S на шатунную шейку возникают две составляющие силы:

         сила, направленная  по радиусу кривошипа

 

 

                                                                                                                                  (3.18)


 

         тангенциальная сила, направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа

 


                                                                                                                                   (3.19)

 

      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:


                                                                                                                                        (3.20)

 

где РК – сила, действующая на шатунную шейку по кривошипу, Н


                                                                                                                               (3.21)

 

      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:


 

                                                                                                                                      (3.22)

 

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

Содержание.doc

— 72.50 Кб (Просмотреть файл, Скачать файл)

Титульник.doc

— 28.50 Кб (Просмотреть файл, Скачать файл)

Информация о работе Тепловой и динамический расчет двигателя (прототип ЗиЛ-509)