Комплексный расчет двигателя внутреннего сгорания ВАЗ-2110 - Транспорт курсовая работа

Главная

Транспорт
Комплексный расчет двигателя внутреннего сгорания ВАЗ-2110

Расчет необходимой номинальной мощности и рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Определение среднего индикаторного давления и теплового баланса двигателя. Вычисление сил и моментов, воздействующих на кривошипно-шатунный механизм.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство сельского хозяйства РФ
ФГОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»
по дисциплине: «Теория и расчёт энергетических средств» (ТРЭС)
Тема: « Комплексный расчёт д.в.с. В АЗ- 2110 »
1. Расчет необходимой номинальной мощности д.в.с. автомобиля
2.5 Определение среднего индикаторного давления
2.6 Определение основных размеров двигателя и показателей его топливной экономичности
2.7 Построение индикаторной диаграммы
2.9 Исследование взаимосвязи параметров рабочего цикла
3. Динамический расчёт двигателя внутреннего сгорания
3.1 Определение силы давления газов
3.3 Определение сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала
3.4 Построение диаграммы тангенциальных сил
3.5 Расчёт маховика проектируемого двигателя
3.6 Расчет подшипника кривошипной головки шатуна
Современные поршневые двигатели внутреннего сгорания достигли степени совершенства, продолжая тенденцию непрерывного роста удельных (литровой и поршневой) мощностей, снижения удельной материалоемкости, токсичности отработанных газов, снижения удельных расходов топлива и масел, повышения надежности и долговечности. Анализ тенденции развития конструкции тракторов и автомобилей показывает большую перспективность применение поршневых двигателей в ближайшем будущем. Цель курсовой работы состоит в овладении методикой и навыками самостоятельного решения по проектированию и расчету автотракторных двигателей внутреннего сгорания на основе приобретенных знаний при изучении курса «Теория и расчёт энергетических средств».
Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки и листа графической части. Содержит тепловой и динамический расчеты автотракторного двигателя:
- определение основных параметров двигателя;
- эффективные и экономические показатели двигателя;
- построение индикаторной диаграммы;
- кинематический и динамический расчеты двигателя;
- расчет и построение теоретической скоростной характеристики двигателя.
1. Расчет необходимой номинал ьной мощности д.в.с. автомобиля
Коэффициент сопротивления воздуха k=0,29
Максимальная скорость движения автомобиля
Полная масса автомобиля ma=1595 кг;
Отношение частоты вращения коленчатого валя двигателя при максимальной скорости и максимальной мощности nv/nн=1,2;
Коэффициент сопротивления дороги f=0,032;
Величина лобовой площади автомобиля определяется по формуле:
Мощность затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги, рассчитывается по формуле:
Мощность затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, рассчитывается по формуле:
Мощность двигателя, необходимая для обеспечения максимальной скорости движения автомобиля, определяется по формуле:
Для бензинового двигателя максимальная мощность двигателя подсчитывается по формуле Лейдермина:
Здесь a=b=c=1 постоянные коэффициенты для бензиновых двигателей.
2 . Расчёт рабочего цикла двигателя
двигатель сгорание автомобиль кривошипный шатунный
В двигателях без наддува воздух в цилиндры поступает из атмосферы, и при расчете рабочего цикла давление окружающей среды принимают равным а температура .Температуру остаточных газов Тr =1000 К; температуру подогрева свежего заряда ?T=15 К.
Для автотракторных двигателей без наддува и с наддувом давление остаточных газов:
?Рa=(0,05…0.20) Р0=0,20*0,1=0,02 МПа;
Температура подогрева заряда ?T=15K;
Теперь можно определить температуру в конце впуска:
Средний показатель политропы сжатия:
Расчет давления Рс и температуры Тс в конце сжатия проводят по уравнениям политропического процесса:
Теоретически необходимое количества воздуха для полного сгорания 1 кг топлива определяется по формуле:
Где 0,23 и 0,21 - соответственно значения массового и объемного содержания кислорода в 1 кг воздуха; - масса 1 кмоля воздуха;
С, Н, ОТ - соответственно массовые доли углерода, водорода и кислорода, содержащихся в топливе. Действительное количество воздуха, поступившее в цилиндр:
где б - коэффициент избытка воздуха.
Количество остаточных газов в цилиндре двигателя равно:
Число киломолей продуктов сгорания 1 кг жидкого топлива в (кмоль/кг):
Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси характеризует изменение объема газов при сгорании и равен:
Температура в конце сгорания определяется из уравнения сгорания, которое имеет вид:
Где о=0,9 - коэффициент использования тепла;
Qн=43500 кДж/кг - низкая теплопроводная способность топлива;
Потеря части теплопроводности из-за химической неполноты соединения:
Средние молекулярные теплоемкости в кДж/кмоль подсчитываются по следующим формулам:
Определив числовые значения всех параметров, уравнение сгорания приводят к квадратному уравнению:
Из этого уравнения определяется значение температуры в конце сгорания:
Давление в конце сгорания определяется по формуле:
Показатели политропы расширения для современных автотракторных двигателей определяется по формуле:
Значения давления и температуры газов в конце процесса расширения рассчитывают по уравнениям политропического процесса:
Для теплового расчета и правильности выбора параметров процесса выпуска используется формула Мазинга:
Отличие от ранее принятой температуры Tr=1000 К составил 6.5%, что менее 15%, следовательно, корректировать расчет не требуется.
2.5 Определение среднего индикаторного давления
Величина среднего теоретического индикаторного давления подсчитывается аналитическим путём на основании формулы:
Действительное среднее индикаторное давление определяется из уравнения:
где н - коэффициент полноты индикаторной диаграммы (н=0,97);
P i - потери индикаторного давления на выполнение вспомогательных ходов.
? P i = P r - P=0.105-0.08 а =0,025 МПа
Сn=S*n/30000=(80*3200)/30000=8.53 м/с
Среднее давление механических потерь в двигателе определяется по следующему выражению:
Для двигателей с искровым зажиганием:
где C n - скорость поршня при номинальной мощности.
В моём случае S/D<1, следовательно, Рм=0,04+0,0135*8,53=0,155 МПа
Р е = Р i - Р м ; Р е = 0,851- 0.155=0,696 МПа.
з м = Р е / Р i ; з м = 0,696 / 0,851=0,818;
Исходя из заданной величины эффективной мощности N e , номинальной частоты вращения n, числа цилиндров i, тактности ф и среднего эффективного давления Р e , определяется рабочий объём цилиндра двигателя по формуле:
V h =(30*N e *ф)/(Р е *n*i); V h =(30*88,3*4)/(0,696*3200*8)=0,595 л.
Диаметр цилиндра определяется из выражения:
где = S/D=0.869 - отношение хода поршня к диаметру цилиндра.
Современные автомобильные двигатели проектируются с невысоким значением =0,7…1,0.
Ход поршня определяется из выражения:
По принятым значениям D и S определяем основные параметры и показатели двигателя:
N e =(0,696*0,581*3200*8)/(30*4)=86,3 кВт.
C n =(S*n)/30000, м/с, C n =8,75 м/с.
Оценка работы двигателя, с точки зрения использования рабочего объёма, а также тепловой и динамической напряжённости, производится по удельной литровой и поршневой мощностям:
N л = N e /V h * i=Р е *n/(30*ф)=(0,696*3200)/(30*4)=18,6 кВт/л;
N n = N e /F n * i=Р е * S n/(30*ф)=(0,696*0,82*3200)/(30*4)=15,22 кВт/дм 2 ;
В = 287 Дж/кг*К - удельная газовая постоянная
з e - эффективный КПД двигателя: з e =з i Чз м =0,29*0,819=0,24;
Индикаторный КПД двигателя вычисляется по выражению:
з i =(Р i *l 0 *б)/(Q H *с 0 *з н )
где l 0 =14,5; б - коэффициент избытка воздуха(0,95); Q H - низшая теплотворная способность топлива (43500 кДж/кг); с 0 - плотность заряда на впуске, кг/м 3 ; з н - коэффициент наполнения (0,8).
з i =(0,851*4,5*0,95)/(43500*1,2Ч0,8)=0,29;
Эффективный удельный расход топлива:
g e =3,6*10 6 /(Q H * з e )=3,6*10 6 /(43500Ч0,24)=345 г/(кВтЧч).
G T = g e * N e /1000, G T =345*86,3=29,7 кг/ч.
Удельный эффективный расход топлива, г/кВтЧч
Результаты теплового расчёта двигателя и его основные размеры записываются в таблице 1.
Таблица 2. - Сравнение показателей прототипа и результатов
теплового расчёта проектируемого двигателя
2.7 Построение индикаторной диаграммы
После окончания расчёта рабочего цикла двигателя приступают к построению индикаторной диаграммы. Индикаторная диаграмма строится совмещённой: теоретическая и действительная в координатных осях РV, в которой по оси ординат откладывается давление газов в цилиндре в МПа, а по оси абсцисс - полный объём цилиндра.
Размеры индикаторной диаграммы по оси абсцисс (объёмы) рекомендуется брать не менее 100…150 мм. Высота по оси ординат (давление) должна быть больше длины в 1,2…1,5 раза.
На оси абсцисс откладывают произвольный отрезок, изображающий в каком-либо масштабе объём камеры сгорания V C , этот отрезок принимается за единицу. Затем на этой оси откладываются в принятом масштабе объёмы:
Масштаб давлений выбирается из следующих рекомендуемых масштабов: 0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,08; 0,1 МПа/мм.
В принятом масштабе давлений по оси ординат отмечают точки a,c,z,b,r соответствующие давлениям Р a ,Р c ,Р z ,Р b ,Р r .
Через точки Р z , Р 0 и Р r проводят прямые, параллельные оси абсцисс. Точка а и c соединяются политропой сжатия, а точки z и b-политропой расширения. Промежуточные точки этих кривых определяются из условия, что каждому значению V x на оси абсцисс соответствуют следующие значения давлений:
Р x =Р a (V a /V x ) - для политропы сжатия;
Р' x =Р b (V b /V x ) - для политропы расширения,
где Р x , Р' x - искомые давления в промежуточных точках на политропах сжатия и расширения; V a /V x , V b /V x - отношения объёмов, выраженных в единицах длины (по чертежу); n 1 и n 2 - показатели политроп сжатия и расширения.
Отношение V a /V x изменяется в пределах 1…е.
Для построения политроп необходимо определить значения давлений в 9 точках, включая точки а и с, z и b.Результаты расчётов ординат точек политроп запишем в таблицу 3.
По полученным данным строится теоретическая индикаторная диаграмма. Для получения действительной диаграммы необходимо нанести скругления на теоретическую. Приближённое скругление выполняется следующим образом.
Касание политропы сжатия линии ВМТ должно быть выше точки с примерно на 1/3 отрезка cz, а начало видимого повышения давления на линии должно находиться до ВМТ за 0,08V h . Действительное давление в конце сгорания составляет 0,85p z . Положение точки z' должно быть смещено вправо от линии cz на 10…15? поворота коленчатого вала по развёрнутой индикаторной диаграмме.
!!! с - степень предварительного расширения !!!
!!! При построении политроп используются строки под номерами от 1 до е !!!
Точка b', характеризующая конец расширения в действительном рабочем цикле, обычно расположена на половине расстояния между точками а и b.
Количество теплоты, выделяемой при сгорании, вводимого в двигатель топлива за определённое время:
Теплота, эквивалентная эффективной работе:
Количество теплоты, теряемое в связи с неполнотой сгорания при б<1:
Q H . C =?Q H * G T =3060*29,7/3600=25,2 кДж/с.
Количество теплоты, передаваемой охлаждающей жидкости:
Q охл =(c*i*D 1+2 m *n m *(Q H -?Q H ))/(б*Q H *1000)
Q охл =0,5*8*9,5 1+2*0.65 *3200 0.65 *(43500-3060)/(0,95*43500*1000)=131,8 кДж/с
где с - коэффициент пропорциональности (с=0,5); i-число цилиндров(8); D - диаметр цилиндра(9,5 см); m-показатель степени(0,65); n - частота вращения коленчатого вала(3200 мин -1) ; б-коэффициент избытка воздуха (0,95).
Количество теплоты, теряемой с отработавшими газами:
Q г =G T (ЧM 2 Ч-ЧбЧL 0 ЧT 0 )*3,6* *10 -3
Q г =29,7(37,08*0,521*930-29,73*0,95*0,51*288)*3,6*10 -3 =35,28 кДж/с
где б - коэффициент избытка воздуха(0,95); - температура отработавших газов (= T r -70=1000-70=930)?; ,-средние молекулярные теплоёмкости свежего заряда и продуктов сгорания.
Неучтённые потери теплоты включаются в остаточный член баланса:
Q ост =Q 0 -(Q e +Q охл +Q г +Q н.с. );
Q ост = 358,9-(90,9+131,8+35,28+25,2)=75,72 кДж/с.
Составляющие теплового баланса показаны в таблице 4
2 .9 Исследование взаимо связи параметров рабочего цикла
Взаимосвязь оборотов n и давления в конце сжатия представлена в таблице 5 и на графике.
Основной целью динамического расчёта является определение сил и моментов, действующих на кривошипно-шатунном механизме и установление закономерностей их изменения за рабочий цикл двигателя.
На поршень действуют силы давления газов P r и силы инерции P j масс деталей кривошипно-шатунного механизма, совершающих возвратно-поступательное движение.
Сила давления газов определяется по формуле:
где Р x - текущее значение давления газов по индикаторной диаграмме, МПа; D - диаметр цилиндра, м.
Для последующих расчётов необходимо построить график изменения силы давления газов в функции угла поворота коленчатого вала.
Для этого необходимо индикаторную диаграмму, построенную в координатах РV, перестроить в координатах Рб. В этой диаграмме изменение давления газов в цилиндре в течение рабочего цикла является функцией угла поворота кривошипа Р r =f(б). Такую диаграмму называют развёрнутой диаграммой. На этой диаграмме показано избыточное давление на поршень:
где р 0 - давление окружающей среды, МПа.
Индикаторную диаграмму в координатах РV перестраивают в развёрнутую индикаторную диаграмму по методу Брикса. Порядок построения развёрнутой диаграммы по этому методу следующий. Ниже индикаторной диаграммы строится полуокружность радиусом, равным половине хода поршня. Вправо по горизонтали от центра откладывается отрезок, поправка Брикса, равный лR/2, где R - радиус кривошипа; л - соотношение радиуса кривошипа к длине шатуна, л=0,295.
Из этого нового центра О 1 проводятся лучи через каждые 30? до пересечения с полуокружностью. Точки пересечения этих лучей с полуокружностью проектируются на кривые политроп сжатия и расширения индикаторной диаграммы. Полученные точки пересечения сносят по горизонтали вправо на вертикальные линии соответствующих углов б развёрнутой диаграммы. Построение диаграммы начинают с такта впуска. Проведя через найденный точки кривую, получим развёрнутую индикаторную диаграмму за рабочий цикл.
При развёртке индикаторной диаграммы следует учесть, что давление на свёрнутой индикаторной диаграмме отсчитывается от абсолютного нуля, а на развёрнутой диаграмме показывается избыточное давление над поршнем:
Следовательно, давление в цилиндре двигателя (менее атмосферных) на развёрнутой диаграмме будут отрицательными.
Сила давления газов считается положительной, если она направлена к оси вала, отрицательной - от оси вала.
Для определения газовых сил Р г по развёрнутой диаграмме давлений ?Р г необходимо пересчитать масштаб. Если кривая ?Р г построена в масштабе м р , МПаЧмм, то масштаб этой же кривой для Р г будет:
м р = м р *F n *10 6 =0,025*0,00453416*10 6 =113 Н/мм
Действующая на поршень сила инерции масс, совершающих возвратно-поступательное движение, равна:
где P j 1 =-m j Rщ 2 cosб - сила инерции первого порядка;
P j 2 =-m j Rщ 2 лcos2б - сила инерции второго порядка.
m п - масса поршневого комплекта, кг;
Значения масс деталей кривошипно-шатунного механизма принимают при расчете, ориентируясь на данные по соответствующему прототипу двигателя.
Угловая скорость вращения коленчатого вала равна:
Силы инерции первого и второго порядка, а также их результирующую можно определить аналитически.
На шатунную шейку действуют две силы:
Ш сила Р t , действующая по шатуну;
Сила, действующая по шатуну, определяется по уравнению:
где в - угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра при повороте коленчатого вала на угол б.
m К - не уравновешенная часть коленчатого вала;
Геометрическая сумма сил Р C и P t образует результирующую силу R ш , действующую на шатунную шейку.
Сила R ш раскладывается на две составляющие:
1) сила Z-радиальная сила, действующая по радиусу кривошипа:
2) сила T-тангенциальная, перпендикулярная радиусу кривошипа:
Сила Т считается положительной, если её действие совпадает с направлением вращения коленвала, и отрицательной, если она направлена в противоположную сторону.
На основании расчётов строим график R ш =f(б).
Для многоцилиндровых двигателей строится суммарная диаграмма тангенциальных усилий, действующих в каждом цилиндре.
На суммарной диаграмме тангенциальных усилий четырехтактного двухцилиндрового двигателя наносятся 2 диаграммы, сдвинутые одна относительно другой на 180. Если порядок работы цилиндров 1-2-0-, и на 540 при порядке 1-0-0-2. Для четырехцилиндровых четырехтактных двигателей отдельные диаграммы должны быть сдвинуты по фазе одна относительно другой на 180, у шестицилиндровых на 120.
У четырехцилиндровых двигателей на одном участке суммарной диаграммы строятся 4 отдельных графика, на остальных участках - только их результирующие. Суммарная диаграмма тангенциальных сил может быть получена аналитически.
3 .5 Расчёт ма ховика проектируемого двигателя
Избыточная работа крутящего момента рассчитывается по формуле:
F мм- максимальная избыточная площадка над прямой средней тангенциальной силы,
0,052 рад/мм - масштаб угла поворота коленчатого вала на диаграмме;
Момент инерции маховика, способного обеспечить требуемую равномерность хода двигателя, рассчитывается по формуле:
Где =0,004 - степень неравномерности вращения коленчатого вала,
- расчетная угловая скорость коленчатого вала(рn/30) рад/с.
Массу маховика определяем по следующей формуле:
Полученное значение массы маховика учитывает конструкционные и динамические параметры проектируемого двигателя.
3 .6 Расчет подшип ника кривошипной головки шатуна
Конструктивные размеры шатунной шейки коленчатого вала и подшипника кривошипной головки шатуна определяются с учетом основных размеров двигателя (диаметра и хода поршня) и характера изменения результирующей силы Rш=f(a), приведённой к оси шатунной шейки, по следующим соотношениям:
dшш=(0,56…0,75)*D=0,56*96=53.78 мм;
tв=(0,03…0,05)dшш=0,05*53.78=2.689 мм;
lb=(1,3…1,75)dшш=1,5*53.78=80.67 мм
lк=(0,45…0,95)dшш=0,45*53.78=24.20 мм;
rГ=(0,06…0,07) dшш=0,07*53.78=3.76 мм
Удельное давление на поверхность шатунных шеек:
Минимально допустимый смазочный слой в подшипнике на основе гидродинамической теории смазки на режиме максимальной мощности:
где нс/м2 - динамическая вязкость масла;
=0,005 мм - диаметральный зазор между валом и подшипником;
С=1+d/l=4.2 - коэффициент, учитывающий геометрию вала и подшипника;
Критическая толщина масляного слоя:
где h= мм - величина микронеровностей поверхности вала
h= мм - величина микронеровностей поверхности подшипника;
h= мм - искажение геометрических форм сопряжения;
Коэффициент запаса надежности подшипника характеризуется отношением:
1. Теория и расчёт энергетических средств: методические указания для выполнения курсовой работы / Сост. Г.А. Ленивцев, А.П. Быченин, Р.Р. Мингалимов, О.Н. Черников. - Кинель: РИЦ СГСХА, 2010. - 135 с.
Техническая характеристика судового двигателя внутреннего сгорания и его конструктивные особенности. Выбор начальных параметров для теплового расчёта. Построение индикаторной диаграммы. Определение моментов, действующих в кривошипно-шатунном механизме. курсовая работа [673,9 K], добавлен 16.12.2014
Показатели эффективной работы и определение основных параметров впуска, сжатия и процессов сгорания в двигателе. Составление уравнения теплового баланса и построение индикаторной диаграммы. Динамическое исследование кривошипно-шатунного механизма. курсовая работа [253,7 K], добавлен 16.09.2010
Особенности определения основных размеров двигателя, расчет параметров его рабочего цикла, сущность индикаторных и эффективных показателей. Построение расчетной индикаторной диаграммы. Расчет внешнего теплового баланса и динамический расчет двигателя. курсовая работа [184,3 K], добавлен 23.07.2013
Топливо, состав горючей смеси и продуктов сгорания. Параметры окружающей среды. Процесс сжатия, сгорания и расширения. Кинематика и динамический расчет кривошипно-шатунного механизма. Четырёхцилиндровый двигатель для легкового автомобиля ЯМЗ-236. курсовая работа [605,6 K], добавлен 23.08.2012
Цикл работы четырехтактного дизельного двигателя по мере происходящих в нем процессов, расчет параметров цикла и построение индикаторной диаграммы. Расчет и построение внешней характеристики двигателя. Проектирование кривошипно-шатунного механизма. курсовая работа [683,9 K], добавлен 08.01.2010
Тепловой расчет ДВС автомобиля КамАЗ-740, анализ основных параметров. Определение индикаторных показателей рабочего цикла; расчет процесса впуска, сжатия, сгорания, расширения. Оценка влияния продолжительности сгорания на эффективность рабочего цикла. курсовая работа [799,1 K], добавлен 20.05.2011
Расчет параметров рабочего процесса карбюраторного двигателя, индикаторных и эффективных показателей. Тепловой баланс двигателя внутреннего сгорания. Расчет и построение внешних скоростных характеристик. Перемещение, скорость и ускорение поршня. курсовая работа [115,6 K], добавлен 23.08.2012
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Комплексный расчет двигателя внутреннего сгорания ВАЗ-2110 курсовая работа. Транспорт.
Сочинение Миниатюра Прочитайте Миниатюру Феликса Давидовича
Реферат: I. Реформы Петра Великого и государственная служба: вопросы историографии
Лабораторная Работа Работа Мышц 8 Класс
Реферат: Морально-психологический климат в коллективе 2
Торговые отношения ЕС с другими странами
Доклад: Лжедмитрий 1
Реферат: Схемы автоматизации
Эссе Врач И Пациент
Контрольная работа по теме Инфракрасное облучение. Бальнеотерапия
Ответственность За Нарушение Законодательства О Труде Курсовая
Курсовая работа по теме Единый социальный налог
И Е Хруцкий Цветы И Плоды Сочинение
Эссе Сила Слов
Тема Курсовых Работ По Тгп
Контрольная Работа На Тему Компетенция Начальника Отделения Дознания, Руководителя Группы Дознания И Дознавателя
Реферат: Метод расчета кормового баланса. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Гражданская война в России причины, этапы, итоги
Контрольная работа по теме Политические идеи Н. Грановского
Дипломная работа по теме Формирование вегетативной массы растений яровой пшеницы в зависимости от минеральных удобрений в течение вегетации
Реферат На Тему Рынок Капитала
Оперативне управління і шляхи удосконалення виробничих процесів - Менеджмент и трудовые отношения курсовая работа
Информационная безопасность. Вредоносное ПО. Вирусы, шпионское ПО, руткиты - Программирование, компьютеры и кибернетика реферат
Полоролевая идентификация воспитанников детского дома подросткового возраста - Психология курсовая работа