Проект двигателя

Министерство  образования РФ

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования  Владимирский Государственный университет

Кафедра ТД и ЭУ 
 
 
 

Курсовой  проект 

По дисциплине: «Автомобильные двигатели»

                                                                                                 
 
 

                                                                                             Выполнил:

                                                                                                         ст. гр. АСбуд-107

     Арзянцев А.В.

     Проверил доцент:

     Басуров В.М. 
 
 
 
 

Владимир 2010 

Задание: 

Спроектировать бензиновый двигатель с жидкостным охлаждением мощностью   59кВт   при   частоте   вращения   5200 мин^-1

( прототип ВАЗ-21144). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание:

1. Тепловой расчет......................................................................................................................4

1.1 Обоснование исходных  данных.................................................................................4

2.Динамический  расчет............................................................................................................6

2.1 Расчет параметров.……………………………………………….……………………………………..……………….…6

2.2 Построение графиков.......................................................................................................6

2.3. Уравновешивание двигателя.....................................................................................8

3.Расчет  основных деталей  двигателя........................................................................9

3.1 Расчет поршня………………………………………………………………………………….……………….……………..…9

3.2 Расчет поршневых  колец.............................................................................................12

3.3 Расчет поршневого  пальца........................................................................................13

3.4 Расчёт коленчатого  вала двигателя……………………………………….…..………………………15

4Устройство  двигателя………………………………………………………………………………..……….……………..19

4.1Смазочная система двигателя..................................................................................19

4.2Система  вентиляции картера двигателя…………………………………………………………..22

4.3 Система охлаждения двигателя…………………………….…………………….………….……………23

4.4. Система механизма газораспределения……….……………………….……………………..27

Список  литературы………………………………………………………………………………………………………………..31

Приложения 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ЦИКЛА

Тепловой расчет производим по программе «BENDN» разработанной на кафедре «двигатели внутреннего сгорания и энергетические установки» результаты расчета см. приложение 1

     1.1Обоснование выбора исходных данных

Проектируемый двигатель предназначен для установки  на автомобили, эксплуатируемые на дорогах общего пользования, таких как городские улицы и загородные шоссе.

Номинальная мощность и частота вращения на проектируемом  двигателе принимается Ne=59 кВт и n=5200 мин . Отношение S/d=0.870, что соответствует короткоходному двигателю. В результате снижается высота двигателя и его масса, уменьшается скорость поршня, а следовательно и износ. Отношение длины шатуна к радиусу кривошипа λ=0.294 (по прототипу).

     Атмосферное давление принимаем   Ро=0.1 МПа.  Температура окружающей среды  принимается Т_о ≥298К.

     Степень сжатия - отношение полного объема цилиндра к объёму камеры сгорания: 

выбираем ε= 9.5- это соответствует применяемому бензину Аи-95[1].

     Коэффициент избытка воздуха - отношение действительного  количества воздуха, участвующего в  сгорании 1кг топлива, к теоретически необходимому количеству воздуха. Принимаем α= 0.99

     Механический  КПД - оценивает механические потери в двигателе. Для автомобильных  двигателей η_m= [0.7...0.95]. Принимаем η_m - 0.808.

     Подогрев  свежего заряда при наполнении цилиндра зависит от скорости вращения коленчатого  вала, с уменьшением скорости вращение увеличивается приращением температуры  и от испарения топлива в процессе смесеобразовании температура свежего заряда уменьшается. Для двигателей с жидкостным охлаждением приращение температуры свежего заряда лежит в пределах (0...20) К. Принимаем D_Т=5К. 1.1.6. Температура остаточных газов Т₂ лежит в пределах (800... 1100) К. Принимаем Т_r=1000К.

       Коэффициент сопротивления впускной системы для бензиновых двигателей лежит в пределах 0.85...0.9, принимаем C₁ =0.87.

Коэффициент £,_вп зависит от сопротивления впускного клапана, от наличия изгибов, изменений площади поперечного сечения и шероховатости поверхности впускного трубопровода.

     Коэффициент сопротивления выпускной системы .Он учитывает потери при выпуске  отработавших газов. Для бензиновых двигателей (1.03...1.2). Принимаем С₂=1.16.

     Коэффициент дозарядки - показывает изменение количества рабочего тела при запаздывании закрытия впускного клапана. Он равен отношению количества свежего заряда находившегося в цилиндре в момент закрытия впускного клапана, к тому его количеству, которое находится в цилиндре в момент прохождения поршнем НМТ в конце такта впуска. Принимаем φ_доз=1,1

       Коэффициент полноты индикаторной   диаграммы учитывает уменьшение теоретического среднего индикаторного давления из-за отличия действительного процесса от расчетного. А именно:

- скругление диаграммы в точке "С" из-за воспламенение смеси до ВМТ;

-  в точке Z из-за разницы конечных скоростей сгорания;

-  в точке "B" из-за открытия выпускного клапана до того момента, когда пор-

шень будет  в НМТ ф_п = (0.95...0.97). Принимаем ф_п = 0.96.

     Коэффициент использования теплоты в точке "z" показывает долю низшей теплоты сгорания топлива, затраченную на повышение внутренней энергии рабочего тела и совершение работы. Z=0.86

     Коэффициент использования теплоты в точке  B часть теплоты, идущей на повышение внутренней энергии рабочего тела и совершение работы, выделяется в процессе догорания. Для бензиновых двигателей B[0.85...0.95]. Принимаем B=0.90.

2 ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

2.1 Расчет параметров

Все расчеты  были произведены в программе  BENDN. Исходные данные и вычисленные параметры приведены в приложении 1.

2.2 Построение графиков

На основе вычисленных  параметров были построены графики:

- график индикаторного крутящего момента ( зависимость Мкр. от угла φ);

- развернутая диаграмма удельных сил Рг, Pj, Psum;

• диаграммы удельных сил К,Т и S.N;
• полярная диаграмма сил действующих на шатунную шейку коленчатого вала, 
  и развернутая диаграмма сил действующих на шатунную шейку, а также 
  условную диаграмму износа шатунной шейки.

     Результирующая  сила R_шш, действующая на шатунную шейку, является геометрической суммой сил S и К_RШ В свою очередь: 

     В распечатке динамического расчета  силы R_s и R_шш выражены в удельных величинах, поэтому и полярную диаграмму будем строить в удельных величинах Р_Т и Р_к. На основании полярной диаграммы нагрузок на шатунную шейку строим диаграмму износа шатунной шейки. Эта диаграмма дает возможность определить наиболее и наименее нагруженные участки шатунной шейки, что необходимо для правильного определения места расположения масляного отверстия. При построении диаграммы износа, предполагаем, что действие каждого вектора силы R_шш распространяется на 60° по окружности шейки в обе стороны от точки приложения силы. При подсчете результирующих величин R_шш Σ составим таблицу, в которую заносим значение сил R_шш, действующих по каждому лучу и их сумму. По данным таблицы в масштабе по каждому лучу откладываем величину суммарных сил R_шш Σ от окружности к центру. По данным износа определяем расположение оси масляного отверстия. Угол φ_м отсчитываем от плоскости кривошипа φ_м.

     Таблица 1. Построение условной диаграммы износа шатунной шейки