Курсовая работа (т): Тепловой и динамический расчет двигателя внутреннего сгорания
Средний крутящий момент двигателя:
по данным теплового расчета
Mкp.cp=Mi=Mе/ηм=82,9/0,8591=96,5
Н·м;
по площади, заключенной под кривой Мкр:
Мкр.ср=
Мм=
10=92,3 Н м; (5.5.1)
ошибка Δ=
100=4,4 %.
Максимальный и минимальный крутящие моменты:
Мкр.max=5 Н·м; Мкр.min=-1 Н·м. (5.5.2)
5.6 Силы, действующие на шатунную
шейку коленчатого вала
Для проведения расчета
результирующей силы, действующей на шатунную шейку рядного двигателя,
составляют таблицу 18.
Таблица 18
Полные силы
|
φº |
Полные силы, кН |
|||||
|
|
T |
K |
Pк |
Rш.ш. |
КРк |
Rк |
|
0 |
0 |
-7,327-11,35611,356-2,9698,387 |
|
|
|
|
|
30 |
-3,672-4,664-8,69312,365-3,7728,593 |
|
|
|
|
|
|
60 |
-2,076-0,587-4,6166,692-5,0011,691 |
|
|
|
|
|
|
90 |
+2,090-0,617-4,6466,736-4,9921,744 |
|
|
|
|
|
|
120 |
+2,932-2,846-6,8759,807-4,325,487 |
|
|
|
|
|
|
150 |
+1,649-4,113-8,1429,791-3,9385,853 |
|
|
|
|
|
|
180 |
0 |
-5,675-9,7049,704-3,4676,237 |
|
|
|
|
|
210 |
-1,463-3,645-7,6749,137-4,0795,058 |
|
|
|
|
|
|
240 |
-2,564-2,491-6,529,084-4,4274,657 |
|
|
|
|
|
|
270 |
-1,659-0,491-4,526,179-5,031,149 |
|
|
|
|
|
|
300 |
+2,252-0,637-4,6666,918-4,9861,932 |
|
|
|
|
|
|
330 |
+4,315-5,480-9,50912,365-3,5268,839 |
|
|
|
|
|
|
360 |
0 |
-20,492-24,52124,521-125,521 |
|
|
|
|
|
370 |
+6,574+28,908+24,87931,453-3,53734,990 |
|
|
|
|
|
|
390 |
+8,024+10,196-6,16714,191-2,10412,087 |
|
|
|
|
|
|
420 |
+3,934+1,115-2,9141,020-4,842-3,822 |
|
|
|
|
|
|
450 |
+2,488-0,733-4,7627,250-4,9572,293 |
|
|
|
|
|
|
480 |
+2,979-2,896-6,9259,904-4,3055,599 |
|
|
|
|
|
|
510 |
+1,625-4,050-8,0799,704-3,9575,747 |
|
|
|
|
|
|
540 |
0 |
-4,637-8,6668,666-3,784,886 |
|
|
|
|
|
570 |
-1,635-4,083-8,1129,747-3,9475,800 |
|
|
|
|
|
|
600 |
-2,906-2,823-6,8529,758-4,3275,431 |
|
|
|
|
|
|
630 |
-2,057-0,607-4,6366,693-4,9951,698 |
|
|
|
|
|
|
660 |
+2,418-0,683-4,7127,130-4,9722,158 |
|
|
|
|
|
|
690 |
+3,652-4,637-8,66612,318-3,788,538 |
|
|
|
|
|
|
720 |
0 |
-7,291-11,3211,320-2,988,340 |
|
|
|
|
Суммарная сила, действующая на шатунную шейку по радиусу кривошипа: Рк=К+КRш=(К-4,029) кН, где К=рк Fп=рк 0,003317·103 кН.
Результирующая сила Rш.ш,
действующая на шатунную шейку, подсчитывается графическим сложением векторов
сил Т и Рх при построении полярной диаграммы (в
соответствии с рисунком 13).
Рисунок 13. Полярная диаграмма.
Масштаб сил на полярной диаграмме
для суммарных сил МР=0,1 кН в мм. Значения Rш.ш для
различных φ> заносят
в таблицу и по ним строят диаграмму Rш.ш в
прямоугольных координатах (в соответствии с рисунком 14).
Рисунок 14. Диаграмма нагрузки на
шатунную шейку.
По развернутой диаграмме Rш.ш определяют:
Rш.ш.cp=FMP/OB=24030·0,05/74=16,303 кН;
Rш.ш.max=31,453 кН; Rш.ш.min=1,02 кН,
где ОВ - длина диаграммы, мм; F-площадь под кривой Rш.ш, мм2.
По полярной диаграмме строят
диаграмму износа шатунной шейки. Сумму сил Rш.ш.j,
действующих по каждому лучу диаграммы износа, определяют с помощью таблицы 19.
Таблица 19
Значение сил, действующих по каждому лучу
|
α |
Значения Q, кН для точек |
|||||||||||
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
10 |
44 |
44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
44 |
|
40 |
39 |
39 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
39 |
|
70 |
36 |
36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
36 |
|
100 |
37 |
37 |
37 |
|
|
|
|
|
|
|
|
37 |
|
130 |
32 |
32 |
32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
|
160 |
22 |
22 |
22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
|
190 |
19 |
19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
19 |
|
220 |
29 |
29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
29 |
29 |
|
250 |
39 |
39 |
|
|
|
|
|
|
|
|
39 |
39 |
|
280 |
40 |
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
40 |
|
310 |
36 |
36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
36 |
36 |
|
340 |
102 |
|
|
|
|
|
|
|
102 |
102 |
102 |
102 |
|
370 |
|
|
|
|
427 |
427 |
427 |
427 |
|
|
|
|
|
400 |
|
|
144 |
144 |
144 |
144 |
|
|
|
|
|
|
|
430 |
73 |
73 |
73 |
73 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
460 |
62 |
62 |
62 |
62 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
490 |
52 |
52 |
52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
52 |
|
520 |
37 |
37 |
37 |
|
|
|
|
|
|
|
|
37 |
|
550 |
22 |
22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
22 |
|
580 |
28 |
28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
28 |
28 |
|
610 |
36 |
36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
36 |
36 |
|
640 |
36 |
36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
36 |
36 |
|
670 |
38 |
38 |
38 |
|
|
|
|
|
|
|
|
38 |
|
700 |
43 |
43 |
43 |
|
|
|
|
|
|
|
|
43 |
|
ΣQi |
902 |
800 |
278 |
571 |
571 |
427 |
427 |
102 |
102 |
388 |
768 |
|
|
qi |
1 |
0,54 |
0,36 |
0,19 |
0,38 |
0,38 |
0,29 |
0,29 |
0,07 |
0,07 |
0,26 |
0,52 |
По данным таблицы в масштабе МР=50
кН в мм по каждому лучу откладывают величины суммарных сил ΣRш.ш.j,
от окружности к центру (в соответствии с рисунком 15). По диаграмме износа
определяют расположение оси масляного отверстия (φм=68°).
Рисунок 15. Диаграмма износа шатунной шейки
карбюраторного двигателя.
5.7 Силы, действующие на колено вала
Суммарная сила, действующая на колено вала по радиусу кривошипа:
Pк=Pк+KRк=Рк-8,960
кН (5.7.1)
Результирующая сила, действующая на колено вала Rк=Rш.ш+KРк,
определяется по диаграмме Rш.ш. Векторы из полюса Ок
до соответствующих точек на полярной диаграмме в масштабе МР=0,1
кН в мм выражают силы Rк, значения которых для различных φ
заносят в таблицу.
5.8 Равномерность крутящего момента
и равномерность хода двигателя
Равномерность крутящего момента:
μ=(Mкр.max-Mкр.min)/Mкp.cp=[5-(-1)]/92,3=0,04 (5.8.1)
Избыточная работа крутящего момента:
Lизб=Fabc·ММ·М′φ=841·10·0,3622=3046,1
Дж, (5.8.2)
где Fabc-площадь над прямой среднего крутящего момента мм2; М′φ=4π/(iОА)=4·3,14/(4·9)=0,3622 рад в мм-масштаб угла поворота вала на диаграмме Мкр.
Равномерность хода двигателя принимаем δ=0,01.
Момент инерции движущихся масс
двигателя, приведенных к оси коленчатого вала: J0=Lизб/(δω2)=3046,1/(0,01
5862)=0,887 кг·м2
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Курсовая работа “Тепловой и динамический расчет двигателя” выполнена в соответствии с заданием на основе методической и учебной технической литературы.
Рассчитанные показатели рабочего цикла, работы, размеров, кинематики и динамики проектируемого двигателя отличаются от прототипа топливной экономичностью и габаритными размерами. Снижение удельного расхода топлива на 17 г/кВт ч достигнуто уменьшением хода и диаметра поршня, т.е. снижением габаритов, скорости и потерь на трение.
В целом из выполненной работы следуют выводы:
1. Обоснованы исходные данные для проектирования эффективного двигателя по заданию с учетом прототипа и методических рекомендаций.
2. Рассчитаны с применением ЭВМ рабочий цикл, работа и размеры двигателя, его удельные мощности и топливные показатели, кинематика и динамика, регуляторная (нагрузочная) характеристика. Проектируемый двигатель отличается повышенной топливной экономичностью и меньшими габаритами.
. Получены навыки расчета и опыт
оформления материалов по проектированию автомобильного двигателя, отвечающего
современным техническим требованиям.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Краткий автомобильный справочник НИИАТ, М.: Транспорт, 1984.
2. Колчин А. И., Демидов В. П. «Расчет автомобильных и тракторных двигателей», М.: Высшая школа, 1980.
. Ховах М. С., Вихерт М. М., Воинов А. Н. и др. «Автомобильные двигатели», М.: Машиностроение, 1977.
. Ленин И. М., Попык К. Г, Малашкин О. М. и др. «Автомобильные и тракторные двигатели», М.: Машиностроение, 1969.
. Орлин А. С., Вырубов Д. Н., Круглов М. Г. и др. «Двигатели внутреннего сгорания. Конструкция и расчет.», М.: Машиностроение, 1972.
6.Вахламов В. К. Автомобили, основы конструкции М: Асадема, 2004 г.