Двигатель ВАЗ-2101

Введение

В данном курсовом проекте приведен расчет четырехтактного рядного карбюраторного двигателя.

Прогресс в автомобильной промышленности, дальнейшее увеличение грузооборота автомобильного транспорта предусматривает не только количественный рост автопарка, но и качественный рост существующих автомобилей, в том числе и двигателей.

Современные тенденции в двигателестроении требуют от специалистов всех уровней, занятых в данной отрасли, глубоких знаний в проектировании и расчете двигателей внутреннего сгорания.

1. Тепловой расчет двигателя

Эффективная мощность карбюраторного двигателя Ne=47, 1кВт при частоте n=5600об/мин. Двигатели четырехцилиндровые, i=4 с рядным расположением. Степень сжатия ε=8, 5.

Для проведения теплового расчета выбираю следующие режимы:

Режим минимальной частоты вращения nmin=1000об/мин;

Режим максимального крутящего момента при nM=3200об/мин;

Режим максимальной (номинальной) мощности при nN=5600об/мин;

Режим максимальной скорости движения автомобиля при nmax=6000об/мин.

Топливо. В соответствии с заданными степенями сжатия можно использовать бензин марки Премиум-95.

Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина

С=0, 855;

Н=0, 145;

mт=115 кг/кмоль.

Низшая теплота сгорания топлива

Параметры рабочего тела. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

Определяю значение коэффициента избытка воздуха. На основных режимах принимаю α=0, 96; а на режиме минимальной частоты вращения α=0, 86. Далее привожу численные расчеты только для режима максимальной мощности. Для остальных режимов окончательные значения привожу в табличной форме.

Количество горючей смеси:

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К=0, 5 и принятых скоростных режимах:

Общее количество продуктов сгорания:

Таблица 1.

Рабочее тело
Параметры	Карбюраторный двигатель
N	1000	3200	5600	6000
Α	0, 86	0, 96	0, 96	0, 96
	0, 4525	0, 5041	0, 5041	0, 5041
	0, 0512	0, 0655	0, 0655	0, 0655
	0, 0200	0, 0057	0, 0057	0, 0057
	0, 0625	0, 0696	0, 0696	0, 0696
	0, 0100	0, 0029	0, 0029	0, 0029
	0, 3512	0, 3923	0, 3923	0, 3923
	0, 4952	0, 5360	0, 5360	0, 5360

Параметры окружающей среды и остаточные газы. Давление и температура окружающей среды при работе двигателей без надува

По справочным данным определяю, что температура остаточных данных на номинальном режиме равна:

Давление остаточных газов на номинальном режиме равна:

Тогда величины давления на остальных режимах работы двигателя равны:

где

Процесс впуска. Температура подогрева свежего заряда. С целью получения заряда хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростной режиме, принимается ΔТN=80С.

Определяем значение ΔТ для остальных режимов:

,

где

Плотность заряда на выпуске

Потери давления на впуске. В соответствии со скоростными режимами и при учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем можно принять

Тогда  на всех скоростных режимах двигателей рассчитывается по формуле:

,

где

Давление в конце впуска:

Коэффициент остаточных газов. При определении  для карбюраторного двигателя без надува принимается коэффициент очистки , а коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме – , что вполне возможно получить при подборе угла опаздывания закрытия впускного клапана в пределах . При этом на номинальном скоростном режиме возможен обратный выброс в пределах 5%, т.е. . На остальных скоростных режимах значение можно получить, приняв линейную зависимость от скоростного режима.

Тогда при nN=5600 мин - 1

Температура в конце впуска:

Коэффициент наполнения:

Таблица 2.

Процесс впуска и газообмена
Параметры	Карбюраторный двигатель
n	1000	3200	5600	6000
	0, 86	0, 96	0, 96	0, 96
Tr	900	1000	1060	1070
pr	0, 1040	0, 1082	0, 1180	0, 1201
	19, 5	14, 0	8, 0	7, 0
	0, 0005	0, 0049	0, 0150	0, 0172
	0, 0995	0, 0951	0, 0850	0, 0828
	0, 950	1, 025	1, 100	1, 100
	0, 0516	0, 0461	0, 0495	0, 0509
Ta	341	338	337	337
	0, 8744	0, 9167	0, 8784	0, 8609

Процесс сжатия. Средний показатель адиабаты сжатия при nN=5600 мин - 1, Та=337К и  по номограмме равен k1=1, 3772. Средний показатель политропы принимаю n1=1, 377

Давление в конце сжатия:

Температура в конце сжатия:

Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:

а) свежей смеси

б) остаточных газов (определяется методом интерполяции).

При ,  и , и в соответствии с табличными данными получаем:

Исходя из этого теплоемкость продуктов сгорания при  и  равна:

в) рабочей смеси:

Таблица 3.

Процесс сжатия
Параметры	Карбюраторный двигатель
n	1000	3200	5600	6000
k1	1, 3768	1, 3774	1, 3775	1, 3775
n1	1, 370	1, 376	1, 377	1, 377
pc	1, 8666	1, 8072	1, 6184	1, 5765
Tc	753	756	755	755
tc	480	483	482	482
	21, 866	21, 874	21, 872	21, 872
	23, 658	23, 968	23, 964	23, 964
	21, 954	21, 966	21, 971	21, 973

Процесс сгорания.

Коэффициент молекулярного изменения горючей и рабочей смеси:

Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания, и теплота сгорания рабочей смеси:

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания определяем по эмпирическим формулам для интервала температур от 1501 до 2000 0С

Коэффициент использования теплоты  зависит от совершенствования организации процессов смесеобразования и сгорания топлива. Выбираем его по табличным данным и принимаем .

Температура в конце видимого процесса сгорания:

Максимальное давление сгорания теоретическое:

Максимальное давление сгорания действительное:

Степень повышения давления

Таблица 4

Процесс сгорания
Параметры	Карбюраторный двигатель
n	1000	3200	5600	6000
	1, 0944	1, 0633	1, 0633	1, 0633
	1, 0898	1, 0605	1, 0603	1, 0602
	8665	2476	2476	2476
Hраб.см	74110	78610	78355	78251
	24, 289+0, 002033	24, 656+0, 02077	24, 656+0, 02077	24, 656+0, 02077
	0, 82	0, 92	0, 91	0, 89
	2264	2602	2575	2530
	2573	2875	2848	2803
	6, 8537	7, 2884	6, 4730	6, 2052
	5, 8256	6, 1951	5, 5021	5, 5744
	3, 672	4, 033	4, 000	3, 936

Процессы расширения и выпуска.

Средний показатель выбираем по номограмме и принимаем его , что позволяет принять .

Давление и температура в конце процесса расширения:

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:

Погрешность расчета:

На всех скоростных режимах температура остаточных газов в начале расчета принята достаточно удачно, так как ошибка не превышает 1%. Только на режиме минимальной частоты вращения ошибка достигает - 1, 66%.

Таблица 5

Процесс расширения и выпуска
Параметры	Карбюраторный двигатель
n	1000	3200	5600	6000
	1, 2605	1, 2515	1, 2518	1, 2522
	1, 260	1, 251	1, 251	1, 252
	0, 4622	0, 5013	0, 4452	0, 4259
	1455	1680	1665	1634
	885	1008	1070	1072
	-1, 66	+0, 80	+0, 94	+0, 18

Индикаторные параметры рабочего цикла.

Теоретическое среднее индикаторное давление:

Среднее индикаторное давление:

Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива:

Эффективные показатели двигателя.

Для карбюраторного двигателя, предварительно приняв ход поршня S=78 мм, получим значение средней скорости при nN=5600 мин - 1:

Тогда среднее давление механических потерь:

Среднее эффективное давление и механический КПД:

Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива:

Таблица 5

Индикаторные и эффективные параметры двигателя
Параметры	Карбюраторный двигатель
n	1000	3200	5600	6000
	1, 1317	1, 2546	1, 11230	1, 0600
	1, 0864	1, 2044	1, 0675	1, 0176
	0, 3060	0, 3612	0, 3341	0, 3249
	268	227	245	252
	2, 60	8, 32	14, 56	15, 60
	0, 0634	0, 1280	0, 1985	0, 2103
	1, 0230	1, 0764	0, 8690	0, 8073
	0, 9416	0, 8937	0, 8141	0, 7933
	0, 2881	0, 3228	0, 2720	0, 2577
	284	254	301	318

Основные параметры цилиндра и двигателя.

Литраж двигателя:

Рабочий объем одного цилиндра:

Диаметр цилиндра. Так как ход поршня предварительно был принят S=78 м, то

Окончательно принимаю D=82мм и S=78 мм.

Остальные параметры и показатели двигателя определяю по окончательно принятым значениям:

Площадь поршня:

Литраж двигателя:

Мощность двигателя:

Литровая мощность двигателя:

Крутящий момент:

Часовой расход топлива:

Таблица 6

Основные параметры и показатели двигателя
Параметры	Карбюраторный двигатель
n	1000	3200	5600	6000
	52, 78
	1, 64
	28, 704
	14, 03	47, 27	66, 78	66, 47
	134, 1	141, 1	113, 9	105, 9
	3, 987	12, 006	20, 102	21, 138

2. Тепловой баланс двигателя

Тепловой баланс строю по данным теплового расчета с использованием следующих значений (рассчитываю только для номинального режима, остальные значения вношу в таблицу):

Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом;

Теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя за 1с:

Теплота, потерянная с отработавшими газами:

Теплота, передаваемая охлаждающей жидкости:

Теплота, потерянная из-за нехимической неполноты сгорания топлива:

Неучтенные потери теплоты:

Таблица 7

Составляющие теплового баланса	Частота вращения двигателя, мин - 1
1000	3200	5600	6000
Q Дж/с	q, %	Q Дж/с	q, %	Q Дж/с	q, %	Q Дж/с	q, %
Теплота, эквивалентная эффективной работе	14040	28, 85	47270	32, 26	66780	27, 22	66470	25, 76
Теплота, предаваемая охлаждающей среде	12067, 37	24, 79	47171, 9	32, 19	67866, 91	27, 66	70979	25, 51
Теплота, унесенная с отработавшими газами	10972, 3	22, 55	42147	28, 76	76524	31, 19	81515, 59	31, 60
Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива	9596, 89	19, 72	8258, 02	5, 63	13825, 89	5, 63	14538, 92	5, 63
Неучтенные потери теплоты	1980, 97	4, 07	1668, 71	1, 13	20306, 01	8, 27	24450, 07	9, 47
Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом	48654, 54	100	146516, 6	100	245303, 5	100	257954, 3	100

3. Внешняя скоростная характеристика двигателя

На основании тепловых расчетов, принимаю следующие параметры скоростной характеристики:

Таблица 8

ne , мин - 1	Ne, кВт	ge, г/(кВт×ч)	Me, Нм	GT, кг/ч	ηV	Α
1000	14, 04	284	134, 1	3, 987	0, 8744	0, 86
3200	47, 27	254	141, 1	12, 007	0, 9167	0, 96
5600	66, 78	301	113, 9	20, 102	0, 8784	0, 96
6000	66, 47	318	105, 9	21, 139	0, 8609	0, 96

Коэффициент приспособляемости по скоростным характеристикам :

Для сравнения различных методов построения скоростных характеристик и проверки правильности выполнения теплового расчета произвожу расчет мощности и удельного расхода топлива на основе процентных соотношений между параметрами относительной скоростной характеристики двигателя.

Результаты внесены в таблицу 9.

Таблица 9

nx	Ne	ge
%	Мин - 1	%	кВт	%	г/(кВт×ч)
20	1120	20	15, 49	115	361
40	2240	50	33, 12	100	301
60	3360	73	49, 68	97	291
80	4480	92	61, 97	95	285
100	5600	100	66, 78	100	301
120	6720	92	61, 97	115	361

На основе сравнения полученных данных с кривых мощности и удельного расхода топлива, можно сделать следующие вывод:

Точки относительной характеристики мощности и удельного расхода топлива практически совпадают с внешней скоростной характеристики рассчитываемого двигателя.

Кинематический расчет двигателя

В целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и нормальных сил отношение радиуса кривошипа к длине шатуна предварительно было принято в тепловом расчете l=0, 285. При этих условиях:

Перемещение поршня:

Расчет  произвожу аналитическим способом через каждые 30° угла поворота коленчатого вала. Значения заношу во второй столбец таблицы 10.

Угловая скорость вращения коленчатого вала:

Скорость поршня:

Значения  заношу в третий столбец таблицы 10.

Ускорение поршня:

Значения  заношу в четвертый столбец таблицы 10.

Таблица 10.

j°
0	0	0	17222
30	6, 61	0, 62	13506
60	23, 66	0, 98	4787
90	44, 55	1	-3816
120	62, 66	0, 74	-8604
150	74, 16	0, 37	9689
180	78	0	-9575
210	74, 16	-0, 37	-9689
240	62, 66	-0, 74	-8604
270	44, 55	-1	-3816
300	23, 66	-0, 98	478
330	6, 61	-0, 62	13506
360	0	0	17209

Динамический расчет двигателя

Индикаторную диаграмму, полученную в тепловом расчете, разворачиваю по углу поворота кривошипа по методу Брикса.

Поправка Брикса:

По развернутой диаграмме через каждые 30° угла поворота кривошипа определяю значения  и заношу в таблицу 11

Устанавливаю следующие значения :

Масса поршневой группы:

Масса шатуна:

Масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов:

Масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:

Масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа:

Масса, совершающая возвратно-поступательное движение:

Массы, совершающие вращательные движения:

Таблица 11.

j	D pг	j	pj	p	tg B	pN	1/cos B	ps
0	0, 018	17223	-2, 204	-2, 186	0	0, 000	1	-2, 186
30	-0, 015	13506	-1, 728	-1, 743	0, 144	-0, 251	1, 01	-1, 760
60	-0, 015	4788	-0, 613	-0, 628	0, 253	-0, 159	1, 031	-0, 647
90	-0, 015	-3817	0, 488	0, 473	0, 295	0, 140	1, 043	0, 494
120	-0, 015	-8605	1, 101	1, 086	0, 253	0, 275	1, 031	1, 120
150	-0, 015	-9689	1, 240	1, 225	0, 144	0, 176	1, 01	1, 237
180	-0, 015	-9576	1, 225	1, 210	0	0, 000	1	1, 210
210	-0, 015	-9689	1, 240	1, 225	-0, 144	-0, 176	1, 01	1, 237
240	0, 05	-8605	1, 101	1, 151	-0, 253	-0, 291	1, 031	1, 187
270	0, 2	-3817	0, 488	0, 688	-0, 295	-0, 203	1, 043	0, 718
300	0, 5	479	-0, 061	0, 439	-0, 253	-0, 111	1, 031	0, 452
330	0, 95	13506	-1, 728	-0, 778	-0, 144	0, 112	1, 01	-0, 786
360	1, 9	17209	-2, 202	-0, 302	0	0, 000	1	-0, 302
370	5, 35	16712	-2, 138	3, 212	0, 05	0, 161	1, 001	3, 215
390	3, 75	13506	-1, 728	2, 022	0, 144	0, 291	1, 01	2, 042
420	2, 25	4788	-0, 613	1, 637	0, 253	0, 414	1, 031	1, 688
450	1	-3817	0, 488	1, 488	0, 295	0, 439	1, 043	1, 552
480	0, 45	-8605	1, 101	1, 551	0, 253	0, 392	1, 031	1, 599
510	0, 3	-9689	1, 240	1, 540	0, 144	0, 222	1, 01	1, 555
540	0, 1	-9576	1, 225	1, 325	0	0, 000	1	1, 325
570	0, 018	-9689	1, 240	1, 258	-0, 144	-0, 181	1, 01	1, 270
600	0, 018	-8605	1, 101	1, 119	-0, 253	-0, 283	1, 031	1, 154
630	0, 018	-3817	0, 488	0, 506	-0, 295	-0, 149	1, 043	0, 528
660	0, 018	479	-0, 061	-0, 043	-0, 253	0, 011	1, 031	-0, 045
690	0, 018	13506	-1, 728	-1, 710	-0, 144	0, 246	1, 01	-1, 727
720	0, 018	17209	-2, 202	-2, 184	0	0, 000	1	-2, 184

j	cos (f+B)/ cos B	pK	sin (f+B)/ cos B	pT	T	Mкрц
0	1	-2, 186	0	0, 000	0, 000	0
30	0, 794	-1, 384	0, 625	-1, 089	-5, 747	-224
60	0, 281	-0, 176	0, 993	-0, 623	-3, 287	-128
90	-0, 295	-0, 140	1	0, 473	2, 497	97
120	-0, 719	-0, 781	0, 74	0, 804	4, 239	165
150	-0, 938	-1, 149	0, 376	0, 460	2, 429	95
180	-1	-1, 210	0	0, 000	0, 000	0
210	-0, 938	-1, 149	-0, 376	-0, 460	-2, 429	-95
240	-0, 719	-0, 828	-0, 74	-0, 852	-4, 493	-175
270	-0, 295	-0, 203	-1	-0, 688	-3, 631	-142
300	0, 281	0, 123	-0, 993	-0, 436	-2, 298	-90
330	0, 794	-0, 618	-0, 625	0, 486	2, 565	100
360	1	-0, 302	0	0, 000	0, 000	0
370	0, 976	3, 135	0, 222	0, 713	3, 761	147
390	0, 794	1, 605	0, 625	1, 264	6, 666	260
420	0, 281	0, 460	0, 993	1, 626	8, 577	335
450	-0, 295	-0, 439	1	1, 488	7, 851	306
480	-0, 719	-1, 115	0, 74	1, 148	6, 054	236
510	-0, 938	-1, 444	0, 376	0, 579	3, 054	119
540	-1	-1, 325	0	0, 000	0, 000	0
570	-0, 938	-1, 180	-0, 376	-0, 473	-2, 495	-97
600	-0, 719	-0, 804	-0, 74	-0, 828	-4, 368	-170
630	-0, 295	-0, 149	-1	-0, 506	-2, 671	-104
660	0, 281	-0, 012	-0, 993	0, 043	0, 227	9
690	0, 794	-1, 358	-0, 625	1, 069	5, 638	220
720	1	-2, 184	0	0, 000	0, 000	0

Результаты следующих вычислений заношу в таблицу 11.

Удельная нормальная сила:

Удельная нормальная сила:

Удельная сила, действующая вдоль шатуна:

Удельная сила, действующая по радиусу кривошипа:

Удельная и полная тангенциальная силы:

По данным таблицы 11. Строим графики изменения удельных сил , , , , , .

Крутящий момент одного цилиндра:

Период изменения крутящего момента четырехтактного двигателя с равными интервалами между вспышками:

Суммирование значений крутящего момента всех четырех цилиндров осуществляется табличным методом (таблица 12)

Таблица 12.

j°	Цилиндры	Мкрц, Нм
1-й	2-й	3-й	4-й
j°	Мкрц, Нм	j°	Мкрц, Нм	j°	Мкрц, Нм	j°	Мкрц, Нм
0	0	0	180	0	360	0	540	0	0
30	30	-224	210	-95	390	147	570	-97	-225
60	60	-128	240	-175	420	260	600	-170	-125
90	90	97	270	-142	450	335	630	-104	90
120	120	165	300	-90	480	306	660	9	160
150	150	95	330	100	510	236	690	220	98
180	180	0	360	0	540	119	720	0	0

Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала. Для проведения расчета результирующей силы, действующей на шатунную шейку рядного двигателя, составим таблицу 13.

Таблица 13.

j	T	K	Pk	Rшш	KPk	Rk
0	0, 00	-11, 53	-18, 48	18	-30, 53	30, 4
30	-5, 75	-7, 30	-14, 25	14, 8	-26, 3	27
60	-3, 29	-0, 93	-7, 88	7, 6	-19, 93	19, 6
90	2, 50	-0, 74	-7, 68	7, 2	-19, 73	19, 4
120	4, 24	-4, 12	-11, 08	11, 6	-23, 13	23, 8
150	2, 43	-6, 06	-13, 01	13, 4	-25, 06	25, 4
180	0, 00	-6, 38	-13, 33	13, 4	-25, 38	26
210	-2, 43	-6, 06	-13, 01	13, 4	-25, 06	25, 8
240	-4, 49	-4, 37	-11, 31	12, 2	-23, 36	24
270	-3, 63	-1, 07	-8, 02	8, 2	-20, 07	20, 4
300	2, 30	0, 65	-6, 29	7, 4	-18, 34	19, 6
330	2, 57	-3, 26	-10, 21	10, 4	-22, 26	22, 6
360	0, 00	-1, 59	-8, 54	8, 4	-20, 59	20, 8
370	3, 76	16, 54	9, 59	10	-2, 46	4, 4
390	4, 03	8, 47	-1, 52	4, 4	-13, 57	14, 4
420	3, 38	2, 43	-4, 52	5, 4	-16, 57	17
450	6, 02	-2, 32	-8, 01	10	-20, 06	21
480	5, 51	-5, 88	-13, 02	14, 4	-25, 07	25, 8
510	3, 05	-7, 62	-14, 57	15, 4	-26, 62	27, 4
540	0, 00	-6, 99	-13, 94	14, 8	-25, 99	27, 2
570	-2, 50	-6, 22	-13, 17	14	-25, 22	26, 2
600	-4, 37	-4, 24	-11, 19	12, 6	-23, 24	24, 6
630	-2, 67	-0, 79	-7, 73	8	-19, 78	19, 8
660	1, 23	-0, 06	-7, 01	7, 4	-19, 06	19, 6
690	5, 63	-7, 16	-14, 11	15, 6	-26, 16	27, 6
720	0, 00	-11, 52	-18, 47	18	-30, 52	30, 4

Суммарная сила, действующая на шатунную шейку по радиусу кривошипа:

По полярной диаграмме стоим диаграмму износа шатунной шейки. Сумму сил , действующих по каждому лучу диаграммы износа определяем с помощью таблицы 14.

Таблица 14.

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0	18	18	18	-	-	-	-	-		-	18	18
30	14, 8	14, 8	14, 8	-	-	-	-	-	-	-	-	14, 8
60	7, 6	7, 6	7, 6	-	-	-	-	-	-	-	-	7, 6
90	7, 2	7, 2	-	-	-	-	-	-	-	-	7, 2	7, 2
120	11, 6	11, 6	-	-	-	-	-	-	-	-	11, 6	11, 6
150	13, 4	13, 4	-	-	-	-	-	-	-	-	13, 4	13, 4
180	13, 4	13, 4	13, 4	-	-	-	-	-	-	-	13, 4	13, 4
210	13, 4	13, 4	13, 4	-	-	-	-	-	-	-	-	13, 4
240	12, 2	12, 2	12, 2	-	-	-	-	-	-	-	-	12, 2
270	8, 2	8, 2	8, 2	-	-	-	-	-	-	-	-	8, 2
300	7, 4	7, 4	-	-	-	-	-	-	-	-	7, 4	7, 4
330	10, 4	10, 4	-	-	-	-	-	-	-	-	10, 4	10, 4
360	8, 4	8, 4	-	-	-	-	-	-	-	-	8, 4	8, 4
390	-	-	-	-	-	-	-	-	4, 4	4, 4	4, 4	4, 4
420	5, 4	-	-	-	-	-	-	-	-	5, 4	5, 4	5, 4
450	10	-	-	-	-	-	-	-	-	10	10	10
480	14, 4	14, 4	-	-	-	-	-	-	-	-	14, 4	14, 4
510	15, 4	15, 4	-	-	-	-	-	-	-	-	15, 4	15, 4
540	14, 8	14, 8	14, 8	-	-	-	-	-	-	-	14, 8	14, 8
570	14	14	14	-	-	-	-	-	-	-	-	14
600	12, 6	12, 6	12, 6	-	-	-	-	-	-	-	-	12, 6
630	8	8	8	-	-	-	-	-	-	-	-	8
660	7, 4	7, 4	-	-	-	-	-	-	-	-	7, 4	7, 4
690	15, 6	15, 6	-	-	-	-	-	-	-	-	15, 6	15, 6
	263, 6	248, 2	137	0	0	0	0	0	4, 4	19, 8	177, 2	268

Силы, действующие на колено вала. Суммарная сила, действующая на колено вала по радиусу кривошипа:

Результирующая сила, действующая на колено вала, определяется по диаграмме износа. Данные вносим в таблицу 13.

Силы, действующие на коренные шейки.

Коленчатый вал рассматриваемого двигателя полноопорный с кривошипами, расположенными под углом . Порядок работы двигателя 1-3-4-2. Следовательно, когда первый кривошип повернут на , третий кривошип будет находиться в положении , четвертый -  и второй.

Сила, действующая на вторую коренную шейку:

Сила, действующая на третью коренную шейку

Данные расчета вносим в таблицы в 15-17.

Таблица 15.

j°	Rk	j°	Rk
0	-7, 60	370	-1, 10
30	-6, 75	390	-3, 60
60	-4, 90	420	-4, 25
90	-4, 85	450	-5, 25
120	-5, 95	480	-6, 45
150	-6, 35	510	-6, 85
180	-6, 50	540	-6, 80
210	-6, 45	570	-6, 55
240	-6, 00	600	-6, 15
270	-5, 10	630	-4, 95
300	-4, 90	660	-4, 90
330	-5, 65	690	-6, 90
360	-5, 20	720	-7, 60

Таблица 16

j	T1	j	Т2	Тк2	j	Kpk1	j	Kpk2	Kk2	Rкш2
0	0, 00	180	0, 00	0, 00	0	-30, 53	180	-25, 38	2, 58	2, 58
30	-5, 75	210	-2, 43	1, 66	30	-26, 30	210	-25, 06	0, 62	1, 77
60	-3, 29	240	-4, 49	-0, 60	60	-19, 93	240	-23, 36	-1, 72	1, 82
90	2, 50	270	-3, 63	-3, 06	90	-19, 73	270	-20, 07	-0, 17	3, 07
120	4, 24	300	-2, 30	-3, 27	120	-21, 13	300	-18, 34	1, 40	3, 55
150	2, 43	330	2, 57	0, 07	150	-25, 06	330	-22, 26	1, 40	1, 40
180	0, 00	360	0, 00	0, 00	180	-25, 38	360	-20, 59	2, 40	2, 40
210	-2, 43	390	6, 67	4, 55	210	-25, 06	390	-13, 57	5, 75	7, 33
240	-4, 49	420	8, 58	6, 54	240	-23, 36	420	-16, 57	3, 40	7, 37
270	-3, 63	450	7, 85	5, 74	270	-20, 07	450	-20, 06	0, 01	5, 74
300	-2, 30	480	6, 05	4, 17	300	-18, 34	480	-25, 07	-3, 37	5, 36
330	2, 57	510	3, 05	0, 24	330	-22, 26	510	-26, 62	-2, 18	2, 19
360	0, 00	540	0, 00	0, 00	360	-20, 59	540	-25, 99	-2, 70	2, 70
370	3, 76	550	-0, 94	-2, 35	370	-2, 46	550	-25, 79	-11, 67	11, 90
390	6, 67	570	-2, 49	-4, 58	390	-13, 57	570	-25, 22	-5, 83	7, 41
420	8, 58	600	-4, 37	-6, 47	420	-16, 57	600	-23, 24	-3, 34	7, 28
450	7, 85	630	-2, 67	-5, 26	450	-20, 06	630	-19, 78	0, 14	5, 26
480	6, 05	660	0, 23	-2, 91	480	-25, 07	660	-19, 06	3, 01	4, 18
510	3, 05	690	5, 76	1, 35	510	-26, 62	690	-26, 16	0, 23	1, 37
540	0, 00	720	0, 00	0, 00	540	-25, 99	720	-30, 52	-2, 27	2, 27
570	-2, 49	30	-5, 75	-1, 63	570	-25, 22	30	-26, 30	-0, 54	1, 71
600	-4, 37	60	-3, 29	0, 54	600	-23, 24	60	-19, 93	1, 66	1, 74
630	-2, 67	90	2, 50	2, 59	630	-19, 78	90	-19, 73	0, 03	2, 59
660	0, 23	120	4, 24	2, 01	660	-19, 06	120	-21, 13	-1, 04	2, 26
690	5, 64	150	2, 43	-1, 60	690	-26, 16	150	-25, 06	0, 55	1, 70
720	0, 00	180	0, 00	0, 00	720	30, 52	180	-25, 38	-27, 95	27, 95

Таблица 17.

j	Т2	j	T3	Tk3	j	Kpk2	j	Kpk3	Kk3	Rкш3
180	0, 00	360	0, 00	0, 00	180	-25, 38	360	-20, 29	2, 55	2, 55
210	-2, 43	390	6, 67	4, 55	210	-25, 06	390	-13, 57	5, 75	7, 33
240	-4, 49	420	8, 58	6, 54	240	-23, 36	420	-16, 57	3, 40	7, 36
270	-3, 63	450	7, 85	5, 74	270	-20, 07	450	-20, 06	0, 01	5, 74
300	-2, 30	480	6, 05	4, 18	300	-18, 34	480	-25, 07	-3, 37	5, 36
330	2, 57	510	3, 05	0, 24	330	-22, 26	510	-26, 62	-2, 18	2, 19
360	0, 00	540	0, 00	0, 00	360	-20, 59	540	-25, 99	-2, 70	2, 70
390	6, 67	570	-2, 49	-4, 58	390	-13, 57	570	-25, 22	-5, 83	7, 41
420	8, 58	600	-4, 37	-6, 48	420	-16, 57	600	-23, 24	-3, 34	7, 28
450	7, 85	630	-2, 67	-5, 26	450	-20, 06	630	-19, 78	0, 14	5, 26
480	6, 05	660	0, 23	-2, 91	480	-25, 07	660	-19, 06	3, 01	4, 18
510	3, 05	690	5, 76	1, 36	510	-26, 62	690	-26, 16	0, 23	1, 37
540	0, 00	720	0, 00	0, 00	540	-25, 99	720	-30, 52	-2, 27	2, 27
550	-0, 94	10	-2, 42	-0, 74	550	-25, 79	10	-28, 52	-1, 37	1, 55
570	-2, 49	30	-5, 75	-1, 63	570	-25, 22	30	-26, 30	-0, 54	1, 72
600	-4, 37	60	-3, 29	0, 54	600	-23, 24	60	-19, 93	1, 66	1, 74
630	-2, 67	90	2, 50	2, 59	630	-19, 78	90	-19, 73	0, 03	2, 59
660	0, 23	120	4, 24	2, 01	660	-19, 06	120	-21, 13	-1, 04	2, 26
690	5, 76	150	2, 43	-1, 67	690	-26, 16	150	-25, 06	0, 55	1, 75
720	0, 00	180	0, 00	0, 00	720	-30, 52	180	-25, 38	2, 57	2, 57
30	-5, 75	210	-2, 43	1, 66	30	-26, 30	210	-25, 06	0, 62	1, 77
60	-3, 29	240	-4, 49	-0, 60	60	-19, 93	240	-23, 36	-1, 72	1, 82
90	2, 50	270	-3, 63	-3, 07	90	-19, 73	270	-20, 07	-0, 17	3, 07
120	4, 24	300	-2, 30	-3, 27	120	-21, 13	300	-18, 34	1, 40	3, 56
150	2, 43	330	2, 57	0, 07	150	-25, 06	330	-22, 26	1, 40	1, 40
180	0, 00	360	0, 00	0, 00	180	-25, 38	360	-20, 59	2, 40	2, 40

Строим полярную диаграмму, силы, действующую на вторую коренную шейку коленчатого вала.

Диаграмму разворачиваем в прямоугольные координаты.

По полярной диаграмме и данным таблицы 18 строим диаграмму износа коренной шейки.

Таблица 18.

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0					2, 5	2, 5	2, 5	2, 5	2, 5
30								1, 7	1, 7	1, 7	1, 7
60	1, 8	1, 8	1, 8									1, 8
90		3	3	3	3
120			3, 5	3, 5	3, 5	3, 5
150						1, 4	1, 4	1, 4	1, 4
180					0, 35	0, 35	0, 35	0, 35	0, 35
210							7, 3	7, 3	7, 3	7, 3
240								7, 3	7, 3	7, 3	7, 3
270								5, 7	5, 7	5, 7	5, 7	5, 7
300	5, 3									5, 3	5, 3	5, 3
330	2, 1	2, 1	2, 1									2, 1
360	2, 7	2, 7	2, 7								2, 7	2, 7
390	7, 4	7, 4	7, 4	7, 4
420		7, 2	7, 2	7, 2	7, 2
450			5, 2	5, 2	5, 2	5, 2
480				4, 2	4, 2	4, 2	4, 2
510								1, 4	1, 4	1, 4	1, 4
540	2, 2	2, 2	2, 2								2, 2	2, 2
570		1, 7	1, 7	1, 7	1, 7
600						1, 8	1, 8	1, 8	1, 8
630								2, 6	2, 6	2, 6	2, 6	2, 6
660									2, 2	2, 2	2, 2	2, 2
690			1, 7	1, 7	1, 7	1, 7
	21, 5	28, 1	38, 5	33, 9	29, 35	20, 65	17, 55	32, 05	34, 25	33, 5	31, 1	24, 6

Расчет корпуса двигателя.

Расчет гильзы цилиндра карбюраторного двигателя. На основании проведенного теплового расчета имеем: диаметр цилиндра , максимальное давление сгорания  при n=3200 мин - 1. Материал гильзы – чугун: , и .

Толщину стенки гильзы цилиндра выбираю конструктивно: .

Расчетная толщина стенки гильзы

Напряжение растяжения в гильзе от действия максимального давления газов:

Температурные напряжения в гильзе:

Сумма напряжения в гильзе от давления газов и перепада температур:

на наружной поверхности:

на внутренней поверхности:

Расчет шпильки головки блока. На основании проведенного теплового баланса имеем: диаметр цилиндра , площадь поршня м2, максимальное давление сгорания  при n=3200 мин - 1. Число шпилек на один цилиндр , номинальный диаметр шпильки d=12мм, шаг резьбы t=1мм, внутренний диаметр резьбы шпильки

Материал шпильки – сталь 30Х: предел точности , текучести  и усталости при растяжении – сжатии , коэффициент растяжении – сжатии .

Определяем:

Проекция поверхности камеры сгорания, перпендикулярную оси цилиндра при верхнем расположении клапанов:

Сила давления газов, приходящаяся на одну шпильку:

Сила предварительной затяжки:

Минимальная сила, растягивающая шпильку без учета силы

Минимальная сила, растягивающая шпильку:

Максимальные и минимальные напряжения, возникающие в шпильке:

Среднее напряжение и амплитуда цикла:

Запас прочности определяю по пределу текучести:

Заключение

В рамках курсового проекта были изучены тепловой расчет, расчет теплового баланса, расчет внешней скоростной характеристики, динамический и кинематический расчет двигателя, а также расчет корпуса.

В рамках теплового расчета произведены вычисления процессов в двигателе и установление связи объема и давления рабочих газов.

Расчет теплового баланса установил соотношения в расходовании теплоты, выделяемой при работе двигателя.

Внешняя скоростная характеристика показала зависимость важнейших показателей двигателя.

Кинематический расчет установил, какую скорость, ускорение и путь может проделать автомобиль при таком двигатели.

Динамический расчет установил силы, действующие в двигатели.

Данная курсовая работа дает представления о работе карбюраторного двигателя.

Список литературы

Автомобильные двигатели/Под ред. М.С. Ховаха.- М.: Машиностроение, 1977. - 591 с.

Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. - М.: Высшая школа, 2003. - 496 с.

Конструкция и расчет автотракторных двигателей/Под ред. Ю.А.Степанова. – М.: Машиностроение, 1964. – 552 с.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://referat.ru/

Дата добавления: 05.10.2011