2.6 Проверка точности выбора температуры остаточных газов Расчетное значение температуры остаточных газов Расхождение между принятой величиной
|
Тип двигателя | Параметры | ||
Карбюраторные | 0,6…1,4 | 0,3…0,4 | 210,,,275 |
Рассчитываемый двигатель |
0,9383 | 0,372 | 220,3 |
2.8 Эффективные показатели двигателя
2.8.1 Давление механических потерь
Принимаем: экспериментальные коэффициенты
средняя скорость поршня
Давление механических потерь
2.8.2 Среднее эффективное давление
Среднее эффективное давление
2.8.3 Механический КПД
2.8.4 Эффективный КПД
2.8.5 Эффективный удельный расход топлива
Эффективный удельный расход топлива
Тип двигателя | Параметры | |||
Карбюраторные | 0,6…1,1 | 0,23…0,38 | 0,75…0,92 | 230…310 |
Рассчитываемый двигатель |
0,75 | 0,29 | 0,80 | 282,6 |
2.9 Основные параметры и показатели двигателя
Рабочий объем цилиндра
Диаметр цилиндра
где
Принимаем
Ход поршня двигателя
Округляем до 95 мм.
Расчетная средняя скорость поршня
Рабочий объем одного цилиндра
Литраж двигателя
Объем камеры сгорания
Полный объем цилиндра
Эффективная мощность двигателя
Поршневая мощность двигателя
Эффективный крутящий момент
Часовой расход топлива
Масса двигателя
где
2.10 Оценка надежности двигателя
Поскольку у рассчитываемого двигателя
2.11 Тепловой баланс
Общее количество теплоты введенное в цилиндр
Теплота
Теплота
где
Принимаем
Теплота
где
Теплота
Неучтенные потери теплоты
Таблица 2.7― Значения составляющих теплового баланса в процентах
Тип двигателя | |||||
Карбюраторный | 23…38 | 24..32 | 30…55 | 0…21 | 3…10 |
Рассчитываемый двигатель. | 29,00195604 | 24,09538035 | 28,01157978 | 14,11670973 | 4,774374102 |
2.12 Построение индикаторной диаграммы
Масштаб хода поршня
Отрезок, соответствующий рабочему объему цилиндра:
Отрезок, соответствующий объему камеры сгорания:
Отрезок, соответствующий полному объему цилиндра:
Масштаб давления
Отрезок, соответствующий максимальному давлению:
Величины давлений в мм:
Выбираем отношение
а, град |
(1-cosa)+ג/4*(1-cos2a) | AX, мм |
OX, мм |
OB/OX, мм | P=Pа *(OB/OX)^1,36, мПа | Р/μр , мм |
180 | 2,000 | 95,00 | 107,66 | 1,00 | 0,085 | 2,1 |
190 | 1,989 | 94,28 | 106,94 | 1,01 | 0,086 | 2,1 |
200 | 1,956 | 92,15 | 104,81 | 1,03 | 0,088 | 2,2 |
210 | 1,902 | 88,67 | 101,33 | 1,06 | 0,092 | 2,3 |
220 | 1,825 | 83,95 | 96,61 | 1,11 | 0,098 | 2,5 |
230 | 1,726 | 78,12 | 90,78 | 1,19 | 0,107 | 2,7 |
240 | 1,607 | 71,36 | 84,02 | 1,28 | 0,119 | 3,0 |
250 | 1,468 | 63,87 | 76,53 | 1,41 | 0,135 | 3,4 |
260 | 1,312 | 55,89 | 68,55 | 1,57 | 0,157 | 3,9 |
270 | 1,143 | 47,64 | 60,30 | 1,79 | 0,187 | 4,7 |
280 | 0,965 | 39,39 | 52,05 | 2,07 | 0,228 | 5,7 |
290 | 0,784 | 31,38 | 44,04 | 2,44 | 0,287 | 7,2 |
300 | 0,607 | 23,86 | 36,52 | 2,95 | 0,370 | 9,2 |
310 | 0,441 | 17,05 | 29,71 | 3,62 | 0,490 | 12,2 |
320 | 0,293 | 11,17 | 23,83 | 4,52 | 0,661 | 16,5 |
330 | 0,170 | 6,40 | 19,06 | 5,65 | 0,895 | 22,4 |
340 | 0,077 | 2,88 | 15,54 | 6,93 | 1,182 | 29,5 |
350 | 0,019 | 0,73 | 13,39 | 8,04 | 1,448 | 36,2 |
360 | 0,000 | 0,00 | 12,66 | 8,50 | 1,562 | 39,1 |
Таблица 2.9― Результаты расчетов политроп расширения
а, град | (1-cosa)+ג/4*(1-cos2a) | AX, мм |
OX, мм |
OB/OX, мм | P=Pb *(OB/OX)^1,258, мПа | Р/р , мм |
360 | 0,000 | 0,00 | 12,66 | 8,50 | 5,865 | 146,6 |
370 | 0,019 | 0,73 | 13,39 | 8,04 | 5,468 | 136,7 |
380 | 0,077 | 2,88 | 15,54 | 6,93 | 4,531 | 113,3 |
390 | 0,170 | 6,40 | 19,06 | 5,65 | 3,505 | 87,6 |
400 | 0,293 | 11,17 | 23,83 | 4,52 | 2,646 | 66,2 |
410 | 0,441 | 17,05 | 29,71 | 3,62 | 2,005 | 50,1 |
420 | 0,607 | 23,86 | 36,52 | 2,95 | 1,547 | 38,7 |
430 | 0,784 | 31,38 | 44,04 | 2,44 | 1,222 | 30,6 |
440 | 0,965 | 39,39 | 52,05 | 2,07 | 0,991 | 24,8 |
450 | 1,143 | 47,64 | 60,30 | 1,79 | 0,823 | 20,6 |
460 | 1,312 | 55,89 | 68,55 | 1,57 | 0,701 | 17,5 |
470 | 1,468 | 63,87 | 76,53 | 1,41 | 0,610 | 15,2 |
480 | 1,607 | 71,36 | 84,02 | 1,28 | 0,542 | 13,6 |
490 | 1,726 | 78,12 | 90,78 | 1,19 | 0,492 | 12,3 |
500 | 1,825 | 83,95 | 96,61 | 1,11 | 0,455 | 11,4 |
510 | 1,902 | 88,67 | 101,33 | 1,06 | 0,428 | 10,7 |
520 | 1,956 | 92,15 | 104,81 | 1,03 | 0,411 | 10,3 |
530 | 1,989 | 94,28 | 106,94 | 1,01 | 0,400 | 10,0 |
540 | 2,000 | 95,00 | 107,66 | 1,00 | 0,397 | 9,9 |
Находим характерные точки для построения действительной индикаторной диаграммы
Действительное давление
Угол, соответствующий точке
Положение точки
Принимаем характерные углы:
- угол опережения зажигания
- продолжительность периода задержки воспламенения
Принимаем
Начало открытия до ВМТ
Полное закрытие после НМТ
Начало открытия до НМТ
Полное закрытие после ВМТ
Определяются углы поворота коленчатого вала в градусах, соответствующие характерным точкам
Определяем положения характерных точек по оси обцисс по формуле для перемещения поршня
Площадь
Среднее индикаторное давление в МПа, полученное по графику индикаторной диаграммы:
Расхождение между полученной величиной
в тепловом расчете:
3 Расчет внешней скоростной характеристики
Минимальная частота
Максимальная частота
Принимаем
Шаг расчета – 300 мин-1 .
Номинальная расчетная мощность двигателя
Частота вращения коленчатого вала при
Коэффициенты для карбюраторного двигателя:
Зависимость эффективной мощности
Зависимость эффективного удельного расхода топлива
Зависимость среднего эффективного давления
Зависимость среднего эффективного крутящего момента
Зависимость часового расхода топлива
Зависимость среднего давления механических потерь
Зависимость среднего индикаторного давления
Зависимость мощности механических потерь
Зависимость индикаторной мощности
Зависимость индикаторного крутящего момента
Зависимость индикаторного удельного расхода топлива
Принимаем
а закон изменения принимаем:
Зависимость коэффициента наполнения:
ηvx | 0,685 | 0,683 | 0,686 | 0,686 | 0,685 | 0,81 | 0,688 | 0,687 | 0,685 | 0,684 | 0,682 | 0,680 | 0,674 | 0,664 | 0,648 | 0,624 |
ax | 0,76 | 0,77 | 0,78 | 0,79 | 0,80 | 0,81 | 0,83 | 0,84 | 0,85 | 0,86 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 |
gix, г/кВт∙ч | 286,1 | 270,6 | 257,0 | 246,2 | 236,8 | 229,2 | 223,9 | 220,0 | 218,1 | 217,4 | 218,0 | 220,3 | 223,2 | 226,5 | 230,3 | 233,4 |
Mix, Н∙м | 206,9 | 216,4 | 226,0 | 233,0 | 238,7 | 24203 | 244,7 | 245,4 | 244,4 | 241,9 | 237,6 | 231,6 | 223,9 | 215,1 | 204,3 | 191,9 |
Nix, кВт | 13,0 | 20,4 | 28,4 | 36,6 | 45,0 | 53,3 | 61,5 | 69,4 | 76,8 | 83,6 | 89,6 | 94,6 | 98,5 | 101,4 | 102,7 | 102,5 |
Nмх, кВт | 0,8 | 1,4 | 2,2 | 3,1 | 4,2 | 5,5 | 6,9 | 8,5 | 10,2 | 12,1 | 14,2 | 16,3 | 18,6 | 21,2 | 23,8 | 26,6 |
Pix, МПа | 0,896 | 0,939 | 0,980 | 1,011 | 1,036 | 1,051 | 1,060 | 1,063 | 1,059 | 1,048 | 1,029 | 1,004 | 0,971 | 0,932 | 0,885 | 0,832 |
Pмх, МПа | 0,055 | 0,066 | 0,077 | 0,087 | 0,098 | 0,109 | 0,119 | 0,130 | 0,141 | 0,152 | 0,163 | 0,173 | 0,184 | 0,195 | 0,205 | 0,216 |
Gтх, кг/ч | 3,72 | 5,52 | 7,30 | 9,01 | 10,66 | 12,22 | 13,77 | 15,27 | 16,75 | 18,18 | 19,54 | 20,84 | 21,99 | 22,91 | 23,65 | 23,93 |
Mex, Н∙м | 194,1 | 201,6 | 208,5 | 213,2 | 216,4 | 217,3 | 217,2 | 215,4 | 211,9 | 206,9 | 200,0 | 191,7 | 181,6 | 170,2 | 156,9 | 142,1 |
Pex, МПа | 0,841 | 0,873 | 0,903 | 0,924 | 0,938 | 0,942 | 0,941 | 0,933 | 0,918 | 0,896 | 0,866 | 0,831 | 0,787 | 0,737 | 0,680 | 0,616 |
gex, г/кВт∙ч | 304,7 | 290,7 | 278,8 | 269,0 | 261,3 | 255,7 | 252,2 | 250,8 | 251,5 | 254,3 | 259,2 | 266,2 | 275,3 | 286,5 | 299,8 | 315,3 |
Nex, кВт | 12,2 | 19,0 | 26,2 | 33,5 | 40,8 | 47,8 | 54,6 | 60,9 | 66,6 | 71,5 | 75,4 | 78,3 | 79,9 | 80,2 | 78,9 | 75,9 |
nx | 600 | 900 | 1200 | 1500 | 1800 | 2100 | 2400 | 2700 | 3000 | 3300 | 3600 | 3900 | 4200 | 4500 | 4800 | 5100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальное значение среднего эффективного давления
а соответствующая ему частота
Максимальное значение эффективного крутящего момента
при частоте
Минимальное значение эффективного удельного расхода топлива
при частоте
4 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя
4.1 Расчет силовых факторов, действующих в кривошипно-шатунном механизме
Площадь поршня
Сила давления газов в общем случае:
Масштаб сил давления газов
где
где
детали стопорения пальца).
где
Массы частей кривошипно-шатунного механизма, составляющих возвратно-поступательное движение.
Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс
где
Суммарная сила, действующая на поршневой палец:
Суммарная нормальная (боковая) сила:
Суммарная сила, действующая вдоль шатуна:
Суммарная радиальная сила, направленная по радиусу кривошипа:
Суммарная тангенциальная сила, направленная перпендикулярно к радиусу кривошипа:
Центробежная сила инерции вращающейся части шатуна
где
Результирующая сила
4.2 Построение графиков сил и моментов
Длина диаграммы по оси
Максимальное
Минимальное
Среднее
Масштаб крутящего момента
Период изменения суммарного крутящего момента
Длина графика суммарного крутящего момента
Среднее значение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя :
Максимальное значение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя:
Минимальное значение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя:
ΣMкр. | 0 | -34 | -160 | -350 | -512 | -586 | -518 | -341 | -83 | 209 | 512 | 790 | 991 | 1098 | 1076 | 925 | 696 | 308 | 0 | |||||||
0,0 | -2,3 | -11,1 | -24,3 | -36,1 | -40,6 | -35,9 | -23,6 | -5,8 | 14,5 | 35,5 | 54,7 | 68,6 | 76,0 | 74,5 | 64,0 | 48,2 | 21,3 | 0,0 | ||||||||
Rш.ш. | Н | 23230 | 22371 | 19721 | 15830 | 11903 | 9050 | 7863 | 7727 | 7983 | 9356 | 11343 | 13050 | 14433 | 15374 | 15929 | 16204 | 16362 | 16312 | 16308 | 16242 | 15950 | 15542 | 14735 | 13593 | 11958 |
мм | 76,4 | 73,6 | 64,9 | 52,1 | 39,2 | 29,8 | 25,9 | 25,4 | 26,3 | 30,8 | 37,3 | 42,9 | 47,5 | 50,6 | 52,4 | 53,3 | 53,8 | 53,7 | 53,6 | 53,4 | 52,5 | 51,1 | 48,5 | 44,7 | 39,3 | |
Т | Н | 0 | -33,7 | -6169 | -7744 | -7894 | -6688 | -4460 | -1710 | 1026 | 3309 | 4871 | 5625 | 5658 | 5143 | 4279 | 3242 | 2583 | 1069 | 0 | -1069 | -2583 | -3242 | -4279 | -5190 | -5770 |
мм | 0,0 | -11,1 | -20,3 | -25,5 | -26,0 | -22,0 | -14,7 | -5,6 | 3,4 | 10,9 | 16,0 | 18,5 | 18,6 | 16,9 | 14,1 | 10,7 | 8,5 | 3,5 | 0,0 | -3,5 | -8,5 | -10,7 | -14,1 | -17,1 | -19,0 | |
K | Н | -15453 | -14847 | -12886 | -9845 | -6506 | -3476 | -1263 | -137 | -140 | -975 | -2467 | -3998 | -5501 | -6712 | -7567 | -8099 | -8380 | -8500 | -8531 | -8500 | -8380 | -8099 | -7567 | -6773 | -5610 |
мм | -50,8 | -48,8 | -42,4 | -32,4 | -21,4 | -11,4 | -4,2 | -0,5 | -0,5 | -3,2 | -8,1 | -13,2 | -18,1 | -22,1 | -24,9 | -26,6 | -27,6 | -28,0 | -28,1 | -28,0 | -27,6 | -26,6 | -24,9 | -22,3 | -18,5 | |
N | Н | 0 | -753 | -1393 | -1779 | -1865 | -1633 | -1135 | -455 | 287 | 975 | 1508 | 1830 | 1932 | 1833 | 1560 | 1239 | 844 | 411 | 0 | -411 | -844 | -1239 | -1560 | -1700 | -1853 |
мм | 0,0 | -2,5 | -4,6 | -5,9 | -6,1 | -5,4 | -3,7 | -1,5 | 0,9 | 3,2 | 5,0 | 6,0 | 6,4 | 6,0 | 5,1 | 4,1 | 2,8 | 1,4 | 0,0 | -1,4 | -2,8 | -4,1 | -5,1 | -5,6 | -6,1 | |
Sш.ш. | Н | -15453 | -15231 | -14284 | -12528 | -10229 | -7539 | -4637 | -1717 | 1033 | 3452 | 5428 | 6905 | 7895 | 8459 | 8697 | 8724 | 8650 | 8566 | 8531 | 8566 | 8650 | 8724 | 8697 | 8537 | 8052 |
мм | -50,8 | -50,1 | -47,0 | -41,2 | -33,6 | -24,8 | -15,3 | -5,6 | 3,4 | 11,4 | 17,9 | 22,7 | 26,0 | 27,8 | 28,6 | 28,7 | 28,5 | 28,2 | 28,1 | 28,2 | 28,5 | 28,7 | 28,6 | 28,1 | 26,5 | |
Р |
Н | -15453 | -15212 | -14215 | -12400 | -10056 | -7357 | -4494 | -1654 | 992 | 3309 | 5209 | 6653 | 7651 | 8255 | 8550 | 8635 | 8609 | 8555 | 8531 | 8555 | 8609 | 8635 | 8550 | 8331 | 7803 |
мм | -50,8 | -50,0 | -46,8 | -40,8 | -33,1 | -24,2 | -14,8 | -5,4 | 3,3 | 10,9 | 17,1 | 21,9 | 25,2 | 27,2 | 28,1 | 28,4 | 28,3 | 28,1 | 28,1 | 28,1 | 28,3 | 28,4 | 28,1 | 27,4 | 25,7 | |
Рг | Н | -15605 | -15212 | -14063 | -12248 | -9904 | -7205 | -4342 | -1502 | 1144 | 3461 | 5361 | 6805 | 7803 | 8407 | 8702 | 8787 | 8761 | 8707 | 8683 | 8707 | 8761 | 8787 | 8702 | 8407 | 7803 |
мм | -51,3 | -50,0 | -46,3 | -40,3 | -32,6 | -23,7 | -14,3 | -4,9 | 3,8 | 11,4 | 17,6 | 22,4 | 25,7 | 27,7 | 28,6 | 28,9 | 28,8 | 28,6 | 28,6 | 28,6 | 28,8 | 28,9 | 28,6 | 27,7 | 25,7 | |
∆PГ | Н | 152 | 0 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -76 | 0 |
мм | 0,5 | 0,0 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,3 | 0,0 | |
а | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 | 140 | 150 | 160 | 170 | 180 | 190 | 200 | 210 | 220 | 230 | 240 |
Rш.ш. | Н | 10398 | 9019 | 8026 | 7742 | 7826 | 8929 | 10930 | 12804 | 13965 | 13625 | 11078 | 9450 | 14719 | 12315 | 7053 | 6426 | 7131 | 8109 | 9439 | 11429 | 13188 | 15176 | 16606 | 17605 |
мм | 34,2 | 29,7 | 26,4 | 25,5 | 25,7 | 29,4 | 36,0 | 42,1 | 45,9 | 44,8 | 36,4 | 31,1 | 48,8 | 40,5 | 23,2 | 21,1 | 23,5 | 26,7 | 31,0 | 37,6 | 43,4 | 49,9 | 54,6 | 57,9 | |
Т | Н | -5831 | -5226 | -3917 | -1970 | 453 | 2650 | 4339 | 4911 | 4326 | 2673 | 745 | 0 | 4924 | 8146 | 6970 | 5589 | 4780 | 5044 | 5988 | 7319 | 8325 | 8907 | 8838 | 8086 |
мм | -19,2 | -17,2 | -12,9 | -6,5 | 1,5 | 8,7 | 14,3 | 16,2 | 14,2 | 8,8 | 2,5 | 0,0 | 16,2 | 26,8 | 22,9 | 18,4 | 15,7 | 16,6 | 19,7 | 24,1 | 27,4 | 29,3 | 29,1 | 26,6 | |
K | Н | -4145 | -2647 | -1154 | -212 | -36 | -750 | -2255 | -4048 | -5501 | -5583 | -3276 | 17227 | 21647 | 17014 | 8861 | 4607 | 2485 | 1428 | 481 | -1001 | -2452 | -4511 | -6282 | -7861 |
мм | -13,6 | -8,7 | -3,8 | -0,7 | -0,1 | -2,5 | -7,4 | -13,3 | -18,1 | -18,4 | -10,8 | 56,7 | 71,2 | 56,0 | 29,1 | 15,2 | 8,2 | 4,7 | 1,6 | -3,3 | -8,1 | -14,8 | -20,7 | -25,9 | |
N | Н | -1896 | -1618 | -1154 | -551 | 121 | 674 | 1060 | 1161 | 994 | 604 | 166 | 0 | 1098 | 1839 | 1601 | 1321 | 1167 | 1283 | 1593 | 2047 | 2452 | 2758 | 2875 | 2761 |
мм | -6,2 | -5,3 | -3,8 | -1,8 | 0,4 | 2,2 | 3,5 | 3,8 | 3,3 | 2,0 | 0,5 | 0,0 | 3,6 | 6,1 | 5,3 | 4,3 | 3,8 | 4,2 | 5,2 | 6,7 | 8,1 | 9,1 | 9,5 | 9,1 | |
Sш.ш. | Н | 7158 | 5823 | 4087 | 4983 | -455 | -2755 | -4891 | -6364 | -6999 | -6189 | -3360 | 17227 | 22208 | 18859 | 11275 | 7242 | 5389 | 5245 | 6013 | 7368 | 8686 | 9925 | 10849 | 11283 |
мм | 23,5 | 19,2 | 13,4 | 6,5 | -1,5 | -9,1 | -16,1 | -20,9 | -23,0 | -20,4 | -11,1 | 56,7 | 73,1 | 62,0 | 37,1 | 23,8 | 17,7 | 17,3 | 19,8 | 24,2 | 28,6 | 32,6 | 35,7 | 37,1 | |
Р |
Н | 6896 | 5589 | 3917 | 1904 | -438 | -2670 | -4773 | -6256 | -6928 | -6159 | -3356 | 17227 | 22180 | 18769 | 11160 | 7120 | 5259 | 5082 | 5794 | 7072 | 8325 | 9526 | 10453 | 10934 |
мм | 22,7 | 18,4 | 12,9 | 6,3 | -1,4 | -8,8 | -15,7 | -20,6 | -22,8 | -20,3 | -11,0 | 56,7 | 73,0 | 61,7 | 36,7 | 23,4 | 17,3 | 16,7 | 19,1 | 23,3 | 27,4 | 31,3 | 34,4 | 36,0 | |
Рг | Н | 6805 | 5361 | 3461 | 1144 | -1502 | -4342 | -7205 | -9904 | -12248 | -14063 | -15212 | -15605 | -15212 | -14063 | -12248 | -9904 | -7205 | -4342 | -1502 | 1144 | 3461 | 5361 | 6805 | 7803 |
мм | 22,4 | 17,6 | 11,4 | 3,8 | -4,9 | -14,3 | -23,7 | -32,6 | -40,3 | -46,3 | -50,0 | -51,3 | -50,0 | -46,3 | -40,3 | -32,6 | -23,7 | -14,3 | -4,9 | 3,8 | 11,4 | 17,6 | 22,4 | 25,7 | |
∆PГ | Н | 91,2 | 228 | 456 | 760 | 1064 | 1672 | 2432 | 3648 | 5320 | 7904 | 11856 | 32832 | 37392 | 32832 | 23408 | 17024 | 12464 | 9424 | 7296 | 5928 | 4864 | 4165 | 3648 | 3131 |
мм | 0,3 | 0,8 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 5,5 | 8,0 | 12,0 | 17,5 | 26,0 | 39,0 | 108,0 | 123,0 | 108,0 | 77,0 | 56,0 | 41,0 | 31,0 | 24,0 | 19,5 | 16,0 | 13,7 | 12,0 | 10,3 | |
а | 250 | 260 | 270 | 280 | 290 | 300 | 310 | 320 | 330 | 340 | 350 | 360 | 370 | 380 | 390 | 400 | 410 | 420 | 430 | 440 | 450 | 460 | 470 | 480 |
Rш.ш. | Н | 18212 | 18490 | 18627 | 18511 | 17831 | 17524 | 17142 | 16519 | 15809 | 14912 | 13641 | 11925 | 10345 | 9011 | 8102 | 7820 | 8097 | 10080 | 13090 | 16320 | 19249 | 21565 | 23026 | 23534 |
мм | 59,9 | 60,8 | 61,3 | 60,9 | 58,7 | 57,6 | 56,4 | 54,3 | 52,0 | 49,1 | 44,9 | 39,2 | 34,0 | 29,6 | 26,7 | 25,7 | 26,6 | 33,2 | 43,1 | 53,7 | 63,3 | 70,9 | 75,7 | 77,4 | |
Т | Н | 6942 | 5573 | 4156 | 3221 | 1259 | 0 | -1183 | -2765 | -3356 | -4393 | -5238 | -5714 | -5625 | -4871 | -3309 | -1026 | 1710 | 4460 | 6688 | 7894 | 7744 | 6169 | 3411 | 0 |
мм | 22,8 | 18,3 | 13,7 | 10,6 | 4,1 | 0,0 | -3,9 | -9,1 | -11,0 | -14,5 | -17,2 | -18,2 | -18,5 | -16,0 | -10,9 | -3,4 | 5,6 | 14,7 | 22,0 | 26,0 | 25,5 | 20,3 | 11,2 | 0,0 | |
K | Н | -9059 | -9854 | -10381 | -10452 | -10010 | -9747 | -9406 | -8972 | -8385 | -7769 | -6835 | -5556 | -3998 | 2467 | -975 | -111 | -137 | -1263 | -3476 | -6506 | -9845 | -12886 | -14995 | -15757 |
мм | -29,8 | -32,4 | -34,1 | -34,4 | -32,9 | -32,1 | -30,9 | -29,5 | -27,6 | -25,6 | -22,5 | -18,3 | -13,2 | -8,1 | -3,2 | -0,4 | -0,5 | -4,2 | -11,4 | -21,4 | -32,4 | -42,4 | -49,3 | -51,8 | |
N | Н | 2474 | 2032 | 1588 | 1052 | 484 | 0 | -454 | -903 | -1283 | -1602 | -1715 | -1835 | -1830 | -1508 | -975 | -287 | 455 | 1135 | 1633 | 1865 | 1779 | 1393 | 761 | 0 |
мм | 8,1 | 6,7 | 5,2 | 3,5 | 1,6 | 0,0 | -1,5 | -3,0 | -4,2 | -5,3 | -5,6 | -6,0 | -6,0 | -5,0 | -3,2 | -0,9 | 1,5 | 3,7 | 5,4 | 6,1 | 5,9 | 4,6 | 2,5 | 0,0 | |
Sш.ш. | Н | 11418 | 11326 | 11181 | 10788 | 10088 | 9747 | 9479 | 9261 | 9031 | 8929 | 8615 | 7974 | 6905 | 5428 | 3452 | 1033 | -1717 | -4637 | -7539 | -10229 | -15228 | -14284 | -15383 | -15757 |
мм | 37,6 | 37,3 | 36,8 | 35,5 | 33,2 | 32,1 | 31,2 | 30,5 | 29,7 | 29,4 | 28,3 | 26,2 | 22,7 | 17,9 | 11,4 | 3,4 | -5,6 | -15,3 | -24,8 | -33,6 | -41,2 | -47,0 | -50,6 | -51,8 | |
Р |
Н | 11143 | 11134 | 11067 | 10737 | 10075 | 9747 | 9467 | 9217 | 8939 | 8778 | 8407 | 7727 | 6653 | 5209 | 3309 | 992 | -1654 | -4494 | -7357 | -10056 | -12400 | -14215 | -15364 | -15757 |
мм | 36,7 | 36,6 | 36,4 | 35,3 | 33,1 | 32,1 | 31,1 | 30,3 | 29,4 | 28,9 | 27,7 | 25,4 | 21,9 | 17,1 | 10,9 | 3,3 | -5,4 | -14,8 | -24,2 | -33,1 | -40,8 | -46,8 | -50,5 | -51,8 | |
Рг | Н | 8407 | 8702 | 8787 | 8761 | 8707 | 8683 | 8707 | 8761 | 8787 | 8702 | 8407 | 7803 | 6805 | 5361 | 3461 | 1144 | -1502 | -4342 | -7205 | -9904 | -12248 | -14063 | -15212 | -15605 |
мм | 27,7 | 28,6 | 28,9 | 28,8 | 28,6 | 28,6 | 28,6 | 28,8 | 28,9 | 28,6 | 27,7 | 25,7 | 22,4 | 17,6 | 11,4 | 3,8 | -4,9 | -14,3 | -23,7 | -32,6 | -40,3 | -46,3 | -50,0 | -51,3 | |
∆PГ | Н | 2736 | 2432 | 2280 | 1976 | 1368 | 1064 | 760 | 456 | 152 | 76 | 0 | -76 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 |
мм | 9,0 | 8,0 | 7,5 | 6,5 | 4,5 | 3,5 | 2,5 | 1,5 | 0,5 | 0,3 | 0,0 | -0,3 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | |
а | 490 | 500 | 510 | 520 | 530 | 540 | 550 | 560 | 570 | 580 | 590 | 600 | 610 | 620 | 630 | 640 | 650 | 660 | 670 | 680 | 690 | 700 | 710 | 720 |
Коэффициент неравномерности крутящего момента
Эффективный крутящий момент двигателя в Н∙м:
Расхождение между полученным по графику и рассчитанным в тепловом расчете значениями
5 Расчет деталей на прочность
5.1 Поршень
Таблица 5.1― Размеры элементов поршневой группы
Элементы поршневой группы | Расчетные зависимости для карбюраторного двигателя | Значения размеров, мм |
Высота поршня |
1,05∙D | 104 |
Расстояние от верхней кромки поршня до оси пальца |
0,6∙D | 60 |
Толщина днища поршня |
0,06∙D | 5 |
Высота юбки поршня |
0,7∙D | 70 |
Диаметр бобышки |
0,4∙D | 40 |
Расстояние между торцами бобышек |
0,4∙D | 40 |
Толщина стенки юбки поршня |
3 | 3 |
Толщина стенки головки поршня |
0,07∙D | 7 |
Расстояние до первой кольцевой канавки |
0,1∙D | 10 |
Толщина первой кольцевой перемычки |
0,04∙D | 4 |
Радиальная толщина кольца - компрессионного - маслосъемного |
0,0425∙D 0,0425D |
4,2 4,2 |
Высота кольца |
3 | 3 |
Радиальный зазор кольца в канавке поршня - компрессионного - маслосъемного |
0,85 0,9 |
0,85 0,9 |
Разность между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состоянии |
3.1∙t | 13 |
Внутренний диаметр поршня |
D-2(s+t+Δt) | 74,6 |
Число масляных отверстий в поршне |
10 | 10 |
Диаметр масляного канала |
0,4∙a | 1,2 |
Наружний диаметр пальца |
0,25∙D | 25 |
Внутренний диаметр пальца |
0,7∙dn | 17,5 |
Длина пальца |
0,83∙D | 82 |
Длина втулки шатуна |
0,4∙D | 40 |
Принимаем материал поршня – алюминиевый сплав.
5.1 – Расчетная схема поршневой группы
5.1.1 Днище поршня
Максимальное напряжение изгиба в диаметральном сечении днища поршня
где
Днище поршня должно быть усилено ребрами жесткости, поскольку расчетные напряжение превышает допускаемые 20…25 МПа.
5.1.2 Головка поршня
Головка поршня в сечении
Для определения напряжения сжатия определяем:
- диаметр поршня по дну канавок
- площадь продольного диаметрального сечения масляного канала
- площадь сечения
- максимально сжимающую силу
Напряжение сжатия
Рассчитанное напряжение сжатия не превышает допустимые значения напряжений на сжатие для поршней из алюминиевых сплавов – (30…40)МПа
Для определения напряжения разрыва в сечении
- максимальную угловую скорость вращения коленчатого вала при холостом ходе
- массу головки поршня с кольцами
где
Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс
где
Напряжение разрыва
Рассчитанное напряжение разрыва не превышает допустимые значения напряжений на разрыв для поршней из алюминиевых сплавов – (4…10) МПа.
5.1.3 Юбка поршня
Юбка поршня проверяется на износостойкость по удельному давлению
Рассчитанное значение удельного давления не превышает допустимые значения напряжений для современных двигателей – (0,33…0,96) МПа
5.2 Поршневое кольцо
Проводим расчет компрессионного кольца. Материал кольца – серый чугун.
Среднее давление в МПа кольца на стенку цилиндра определяется по формуле:
где
Рассчитанное среднее радиальное давление не превышает допустимые значения, которые составляют (0,11…0,37) МПа.
Для обеспечения хорошей приработки кольца и надежного уплотнения давления кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности должно изменяться по эпюре с повышением давления у замка.
где
Таблица 5.2― Построение эпюры давления кольца двигателя на стенку цилиндра
0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 | |
1,05 | 1,04 | 1,02 | 1,0 | 1,02 | 1,27 | 1,5 | |
Р, МПа | 0,183 | 0,182 | 0,178 | 0,175 | 0,178 | 0,222 | 0,262 |
Напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии
Напряжение изгиба кольца при надевании его на поршень
где
Рассчитанные напряжения при изгибе кольца не превышает допустимые значения, которые составляют (220…450) МПа.
Рисунок 5.2 ― Эпюра давлений компрессионного кольца на стенку цилиндра
5.3 Шатун
Принимаем материал шатуна – Сталь 40.
Материал втулки – Бронза.
Таблица 5.3 ― Размеры элементов шатуна
Элементы шатуна | Расчетные зависимости для карбюраторного двигателя | Значения размеров, мм |
Наружный диаметр пальца |
0,25∙D | 25 |
Внутренний диаметр поршневой головки со втулкой |
1,2∙ |
30 |
Наружный диаметр головки |
1,4∙ |
38 |
Минимальная радиальная толщина стенки головки |
( |
4 |
Радиальная толщина стенки втулки |
( |
2,5 |
Длина втулки шатуна |
0,385∙D | 38 |
Диаметр шатунной шейки |
0,65∙D | 65 |
Толщина стенки вкладыша |
0,04∙ |
2,5 |
Расстояние между шатунными болтами |
1,7∙ |
110 |
Длина кривошипной головки |
0,75∙ |
50 |
Размеры среднего сечения В-В шатуна: - - - - |
0,50∙
1,22∙
0,55∙ 4,0…7,5 |
52 67 19 3 |
5.3.1 Поршневая головка
Минимальная частота вращения коленчатого вала холостого хода в мин-1 :
Максимальная угловая скорость вращения коленчатого вала при холостом ходе
Рисунок 5.3 – Схема шатунной группы
Разрывающая сила инерции
где
Площадь
Напряжение разрыва
Из условия обеспечения достаточной жесткости поршневой головки напряжение разрыва не превышает максимальных значений (20…50)МПа.
5.3.2 Кривошипная головка
Максимальная величина силы инерции
где
Для определения напряжения изгиба крышки в МПа находим:
- внутренний радиус кривошипной головки
- момент инерции расчетного сечения крышки
- момент инерции расчетного сечения вкладыша
- суммарную площадь крышки и вкладыша в расчетном сечении
- момент сопротивления расчетного сечения крышки без учета ребер жесткости
Напряжение изгиба
Крышка кривошипной головки должна быть усилена ребрами жесткости, так как расчетное напряжение превышает допускаемые (100…300) МПа.
5.3.3 Стержень шатуна
Сила, сжимающая шатун
Сила, растягивающая шатун
Площадь среднего сечения шатуна
Минимальное напряжение
От сжимающей силы в МПа в сечении В-В возникают максимальные напряжения сжатия и продольного изгиба:
- в плоскости качания шатуна:
где
- в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:
где
Напряжения
6 Расчет системы жидкостного охлаждения
6.1 Емкость системы охлаждения
Принимаем
6.2 Жидкостный насос
Принимаем:
- количество теплоты отводимой охлаждающей жидкостью от двигателя
- средняя теплоемкость жидкости
- средняя плотность жидкости
- температурный перепад жидкости в радиаторе
Циркуляционный расход жидкости в системе охлаждения двигателя
Принимаем коэффициент подачи насоса
Расчетная производительность насоса
Принимаем:
- скорость жидкости на входе в насос
- радиус ступицы крыльчатки
Радиус выходного отверстия крыльчатки
Принимаем:
- углы между направлениями скоростей
- гидравлический КПД
Окружная скорость потока жидкости на входе колеса
Передаточное отношение ременного привода тот коленчатого вала принимаем
Частота вращения насоса
Радиус крыльчатки колеса на входе
Окружная скорость входа потока
Угол между скоростями
Угол
Принимаются:
- число лопаток на крыльчатке
- толщина лопатки у входа
- толщина лопатки у выхода
Ширина лопатки на входе
Радиальная скорость потока на выходе из колеса
Ширина лопатки на выходе
Принимаем механический КПД насоса
Мощность потребляемая жидкостным насосом
6.3 Жидкостный радиатор
Принимаем:
- количество теплоты, отводимой от двигателя через охлаждающую жидкость к окружающему воздуху
- средняя теплоемкость воздуха
- объемный расход жидкости, проходящей через радиатор
- средняя плотность жидкости
- температурный перепад
- температура перед радиатором
Количество воздуха, проходящего через радиатор
Массовый расход жидкости, проходящей через радиатор
Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор,
Принимаем:
- температурный перепад
- оптимальное значение температуры
Средняя температура жидкости в радиаторе
Коэффициент теплопередачи радиатора принимаем
Поверхность охлаждения радиатора
6.4 Вентилятор
Принимаем:
- массовый расход воздуха, подаваемый вентилятором
- средняя температура воздуха
- напор, создаваемый вентилятором
Плотность воздуха при средней его температуре в радиаторе
Производительность вентилятора
Задаем скорость воздуха перед фронтом радиатора без учета скорости движения автомобиля
Фронтовая поверхность радиатора
Диаметр вентилятора
Окружная скорость вентилятора
где
Частота вращения вентилятора
Мощность
где
Приложения
Приложение 1
Таблица сравнения показателей рассчитанного двигателя с прототипом
Показатели | Тип двигателя | ||||
Прототип | Рассчитанный | ||||
Коэффициент избытка воздуха α | 0,85…0,98 | 0,9 | |||
Давление остаточных газов |
1,05…1,25 | 1,12 | |||
Температура остаточных газов |
900…1100 | 1000 | |||
Степень подогрева заряда |
0…20 | 15 | |||
Коэффициент остаточных газов γr | 0,04…0,10 | 0,061 | |||
Температура в конце впуска |
340…370 | 347,8 | |||
Коэффициент наполнения |
0,70…0,90 | 0,764 | |||
Показатель политропы сжатия |
1,34…1,38 | 1,36 | |||
Температура в конце сжатия |
600…800 | 751,5 | |||
Давление в конце сжатия |
0,9…2,0 | 1,56 | |||
Степень повышения давления цикла |
3,2…4,2 | 3,76 | |||
Степень предварительного расширения |
1,0 | 1,0 | |||
Температура конца видимого сгорания |
2400…3100 | 2630 | |||
Максимальное давление сгорания |
3,5…7,5 | 5,86 | |||
Показатель политропы расширения |
1,23…1,30 | 1,258 | |||
Температура в конце расширения |
1200…1700 | 1514,1 | |||
Давление в конце расширения |
0,35…0,6 | 0,397 | |||
Средняя скорость поршня |
9…16 | 13,5 | |||
Среднее эффективное давление |
0,6…1,1 | 0,75 | |||
Эффективный КПД |
0,23…0,38 | 0,29 | |||
Механический КПД |
0,75…0,92 | 0,80 | |||
Эффективный удельный расход топлива |
2300…3100 | 282,6 | |||
Отношение |
0,86…1,07 | 1,95 | |||
Относительная теплота |
23…38 | 29,00195604 | |||
Относительная теплота |
24..32 | 24,09538035 | |||
Относительная теплота |
30…55 | 28,01157978 | |||
Относительная теплота |
0…21 | 14,11670973 | |||
Относительная теплота |
3…10 | 4,774374102 | |||
Фазы газораспределения: -открытие впускного клапана до ВМТ |
10…35 | 27 | |||
-закрытие впускного клапана после НМТ |
40…85 | 50 | |||
-открытие выпускного клапана до НМТ |
40…70 | 55 | |||
-закрытие выпускного клапана после ВМТ |
10…50 | 35 |
Показатели | Тип двигателя | ||
Прототип | Рассчитанный | ||
Критерий Гинцбурга |
1,3…2,8 | 2,03 | |
Критерий Костина |
3,5…9,0 | 8,97 | |
Масса двигателя |
152,6…450 | 281,05 |
Приложение Б
Техническая характеристика двигателя
1. Тип двигателя – карбюраторный..
2. Число тактов – 4.
3. Число и расположение цилиндров – 4, рядное.
4. Порядок работы цилиндров –
5. Расположение и число клапанов в цилиндре – верхнее, по два в цилиндре.
6. Рабочий объем двигателя, дм3 – 2,9.
7. Диаметр цилиндра, мм – 98,8.
8. Ход поршня, мм – 95.
9. Степень сжатия – 8,5.
10. Номинальная мощность, кВт – 80,3.
11. Максимальная рабочая частота вращения, мин-1 – 4400.
12. Габаритные размеры двигателя, мм – 770х525х725.
13. Направление вращения коленчатого вала – правое.
14. Максимальное среднее эффективное давление, МПа – 0,94.
15. Максимальный эффективный крутящий момент, Н∙м – 217,8.
16. Минимальная частота вращения коленчатого вала, мин-1 – 600.
17. Частота вращения при максимальном крутящем моменте, мин-1 – 2200.
18. Сорт топлива – бензин А-76 по ГОСТ 2084-77.
19. Минимальный удельный расход топлива, г/(кВт∙ч) – 250,8.
20. Фазы газораспределения: впуск (начало, конец), выпуск (начало,
конец) – (27, 60), (55, 35).
21. Наличие наддува – нет.
22. Тип системы охлаждения – жидкостный, закрытый с принудительной
циркуляцией.
23. Объем смазочной системы, дм3 – 6.
24. Объем жидкостной системы охлаждения, дм3