МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ СЕВЕРО - ЗАПАДНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ КАФЕДРА АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ г. ЗАПОЛЯРНЫЙ 1998 г. 1. ВведенИЕ Стр.2. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ВЫБОР АНАЛОГА ДВИГАТЕЛЯ Стр.3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ. Стр.3.1 ПРОЦЕСС ВПУСКА Стр.3.2 ПРОЦЕСС СЖАТИЯ Стр.3.3 ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ Стр.3.4 ПРОЦЕСС РАСШИРЕНИЯ Стр.3.5 ИНДИКАТОРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ. Стр.3.6 ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ . Стр.3.7 ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ. Стр.4. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ. Стр.4.1 КИНЕМАТИКА КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА. Стр.4.2 ПОСТРОЕНИЕ РАЗВЕРНУТОЙ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ. Стр. 4.3 РАСЧЕТ РАДИАЛЬНОЙ N , НОРМАЛЬНОЙ Z И ТАНГЕНЦИАЛЬНОЙ СИЛ ДЛЯ ОДНОГО ЦИЛИНДРА. Стр.4.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНЫХ НАБЕГАЮЩИХ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ СИЛ И СУММАРНОГО НАБЕГАЮЩЕГО КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА. Стр.5. ВЫВОДЫ. Стр.6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. Стр.1. ВВЕДЕНИЕ . На наземном транспорте наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства.
В настоящее время особое внимание уделяется уменьшению токсичности выбрасываемых в атмосферу вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателей. Специфика технологии производства двигателей и повышение требований к качеству двигателей при возрастающем объеме их производства, обусловили необходимость создания специализированных моторных заводов. Успешное применение двигателей внутреннего сгорания, разработка опытных конструкций и повышение мощностных и экономических показателей стали возможны в значительной мере благодаря исследованиям и разработке теории рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания. Выполнение задач по производству и эксплуатации транспортных двигателей требует от специалистов глубоких знаний рабочего процесса двигателей, знания их конструкций и расчета двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрение отдельных процессов в двигателях и их расчет позволяют определить предполагаемые показатели цикла, мощность и экономичность, а также давление газов, действующих в надпоршневом пространстве цилиндра, в зависимости от угла поворота коленчатого вала. По данным расчета можно установить основные размеры двигателя диметр цилиндра и ход поршня и проверить на прочность его основные детали . 2. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ . По заданным параметрам двигателя произвести тепловой расчет, по результатам расчета построить индикаторную диаграмму, определить основные параметры поршня и кривошипа. Разобрать динамику кривошипно-шатунного механизма определить радиальные, тангенциальные, нормальные и суммарные набегающие силы действующие на кривошипно-шатунный механизм. Построить график средних крутящих моментов. Прототипом двигателя по заданным параметрам может служить двигатель ЗИЛ-164 . ТАБЛИЦА 1. Параметры двигателя. Номинальная мощность КВт. Число цилиндровРасположение цилиндров. Тип двигателя. Частота вращения К.В.Степень сжатия. Коэффициент избытка воздух906Карбюратор.54008 20,3.
ТОПЛИВО Степень сжатия 8,2 . Наименьшее количество кислорода Оо, которое необходимо подвести извне ... В двигателях внутреннего сгорания необходимый для сгорания кислород со... При молекулярной массе паров топлива т 115 кмоль, найдем суммарное кол... Количество отдельных составляющих продуктов сгорания и их сумма при К0...
Плотность заряда на впуске будет, где Р0 0,1 Мпа Т0 293 К В - удельная... 0 0,1106287293 1,189 кгм3. k 0 1,189 кгм3 . Ра 3,5 0,1762540021,18910-62 3,50,0003094291600001,18910-6 0,0107 Мпа. Коэффициент наполнения К.
Давление в конце сжатия Рс Ра n 0.0893 8.21.37 1,595 Мпа. Учитывая характерные значения политропы сжатия для заданных параметров... ПРОЦЕСС СЖАТИЯ. Температура в конце сжатия Тс Таn-1 340,68,20,37 741,918 742 К. Средняя молярная теплоемкость в конце сжатия без учета влияния остаточ...
ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ. Определим количество молей газов после сгорания Мz M2Mr 0,51170,0279 0... Расчетный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси находится ... Определим температуру в конце сгорания из уравнения сгорания для карбю... Действительное максимальное давление в конце процесса сгорания Рzд 0,8...
ПРОЦЕСС РАСШИРЕНИЯ . С учетом характерных значений показателя политропы расширения для заданных параметров двигателя примем средний показатель политропы расширения n2 1,25 Давление и температура в конце процесса расширения ,52413,8760,4701МПа. 1,71653 К Проверка ранее принятой температуры остаточных газов 1,6 1037 К . Погрешность составит 1001037-10301030 0,68 , эта температура удовлетворяет условия 1,7 . 3.5 ИНДИКАТОРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ЦИКЛА . Теоретическое среднее индикаторное давление определенное по формуле 1,163 МПа. Для определения среднего индикаторного давления примем коэффициент полноты индикаторной диаграммы равным и 0,96 , тогда среднее индикаторное давление получим рi 0,96 рi 0,961,163 1,116 МПа. Индикаторный К.П.Д. i pi l0 QH 0 v 1,116 14,9570,942,71,1890,763 0,388 , Qн 42,7 МДжкг. Индикаторный удельный расход топлива gi 3600 QH i 360042,70,388 217 гКВт ч. 3.6
Механический К.П.Д. и эффективный удельный расход топлива е i м 0,3880,812 0,315 ge 3600QH... 1. и D 80мм. 6.
Ординаты характерных точек ра Мр 0,08930,05 1,786 мм. рс Мр 1,5950,05 31,9 мм. рr Мр 0,1160,05 2,32 мм. Рх Мр Рв Vв Vхn2 , отсюда Рх Мр рвМрОВОХn2 , где ОВ 85,4 n2 1.25 Рис.1. 4.
ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ .
Sn R- R cos.cos. R11- cos.1 cos где R , тогда Sn R1 4- cos. RLш Lш R 37,50,25 150 мм.15 см. Скорость поршня при различных углах поворота кривошипа.мс Vп012,8920,6... Рис.
Отсюда можно выразить массу движущихся частей Рассчитаем отрезки BD и ... Рj-3,25-2.58-0,980,651,6251,9271,951,927 1,6250,65-0,98-2, Pj-3,25-2,5... Составляющие силы. Рис.5 График радиальной силы N в зависимости от угла поворота кривошип... Рис 6.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНЫХ НАБЕГАЮЩИХ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ СИЛ И СУММАРНОГО НАБЕГАЮЩЕГО КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА . Алгебраическая сумма касательных сил, передаваемых от всех предыдущих по расположению цилиндров, начиная со стороны, противоположной фланцу отбора мощности, называется набегающей касательной силой на этой шейке. В таблице 10 собраны тангенциальные силы для каждого цилиндра в соответствии с работой двигателя и определена суммарная набегающая тангенциальная сила на каждом последующем цилиндре. Суммарный набегающий крутящий момент будет Мкр Тi Fп R , где Fп - площадь поршня Fп 0,005 м2 , R 0,0375 м радиус кривошипа. Порядок работы поршней в шести цилиндровом рядном двигателе 1-4-2-6-3-5 . Формула перевода крутящего момента Мкр 98100 Fп R Рис. 8. График среднего крутящего момента в зависимости от угла поворота кривошипа.
Определим средний крутящий момент Мкр.ср Мmax Mmin2 Мкр.ср 609,94162,22 386 н м . 5. ВЫВОДЫ. В результате проделанной работы были рассчитаны
ИНДИКАТОРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ , по результатам расчетов была построена индикаторная диаграмма тепловых характеристик.
Расчеты динамических показателей дали размеры поршня, в частности его диаметр и ход, радиус кривошипа, были построены графики составляющих сил, а также график суммарных набегающих тангенциальных сил и суммарных набегающих крутящих моментов.
Шестицилиндровые рядные двигатели полностью сбалансированы и не требуют дополнительных мер балансировки . 6.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . 1. КОЛЧИН А. И. ДЕМИДОВ В. П. РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЬНЫХ И ТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. М. Высшая школа, 1980г. 2. АРХАНГЕЛЬСКИЙ В. М. и другие.
АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ. М. Машиностроение, 1967г. 3. ИЗОТОВ А. Д. Лекции по дисциплине Рабочие процессы и экологическая безопасность автомобильных двигателей. Заполярный, 1997г.