СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Тепловой расчет

2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

3. Кинематический расчет

4. Динамический расчет

5. Крутящие моменты

6. Расчет масленого насоса

7. Расчет водяного насос системы охлаждения

Заключение

Список использованных литератур

ВВЕДЕНИЕ

Механическую энергию необходимую для привода в действие различных машин и выработки электрической энергии можно получить путём использования тепловой, гидравлической, солнечной энергии и энергии ветра. Большинство транспортных установок работают на жидком топливе, некоторые – на газообразном.

При химических реакциях углеводов топлива с кислородом воздуха можно легко использовать часть выделяющейся теплоты для превращения её в механическую работу.

На неземном транспорте наиболее распространены двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью и долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства.

Специфичность технологии производства двигателей и повышение требований к их качеству при всевозрастающем масштабе производства двигателей обусловили необходимость создания специа

лизированных моторных заводов.

Основными показателями, характеризующими качество двигателей внутреннего сгорания, являются следующие:

1. Надёжность всех элементов конструкции.

2. Степень совершенства преобразования тепловой энергии в механическую; она оценивается КПД или удельным расходом топлива.

3. Мощность двигателя.

4. Масса двигателя, приходящаяся на единицу мощности и его габаритные размеры.

5. Степень токсичности и дымности отработавших газов, уровень шума при работе двигателя.

6. Простота конструкции, удобство обслуживания и стоимость изготовления двигателя, его эксплуатации и ремонта.

7. Надёжность пуска двигателя.

8. Перспективность конструкции, позволяющая производить дальнейшую её модернизацию путём форсирования двигателя и повышение его показателей в соответствии с уровнем развития техники.

Для транспортных двигателей важным качеством является быстрая приспособляемость к работе не переменных режимах в зависимости от условий эксплуатации. Особенностью эксплуатации автомобильного двигателя является частое и в некоторых случаях резкое изменение скоростного и нагрузочного режимов.

1.Тепловой расчёт

1. Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

где _в= 28,96 кг/моль – молекулярная масса воздуха при нормальных атмосферных условиях.

Количество горючей смеси

Количество отдельных компонентов продуктов

Общее количество продуктов сгорания:

М₂ = М_СО+=

= 0,017 + 0,054 + 0,0085 + 0,064 + 0,36 = 0,504 кмоль пр.сг/кг топл

Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси

₀= М₂/М₁= 0,504/0,463 = 1,09

1.1Параметры остаточных газов

Температура остаточных газов Т_r принимается по рис. 5.1. [1]. При частоте вращения валаn= 5100 1/мин Т_r = 1000 К.

Давление остаточных газов p_rопределено в исходных данных.

2. Процесс впуска (0    180)

Температура подогрева свежего зарядазадана в исходных данныхΔТ= 4С.

Плотность заряда на впуске

где R_B= 287-удельная газовая постоянная для воздуха.

Потери давления на впускев двигателе за счет сопротивления впускного канала определим по формуле

Давление в конце впуска:

р_а= р₀-Δр_а= 0,1-0,015 = 0,086 МПа

Коэффициент остаточных газов. Характеризует качество очистки цилиндра от продуктов сгорания.

где_оч= 1 – коэффициент очистки;

_доз= 1,1 – коэффициент дозарядки

Температура в конце впуска:

Т_а=(Т₀+ΔТ+γ_r*Т_r)/(1+γ_r)=(288+4+0,039*1000)/(1+0,039) = 319 К.

Коэффициент наполнения представляет собой отношение действительного количества свежего заряда, поступившего в цилиндр в процессе впуска, к тому количеству, которое могло бы поместиться в рабочем объёме цилиндра при условии, что температура и давление в нём равны температуре и давлению среды на впуске. Величина η_v может быть определена по формуле

3. Процесс сжатия (180    360

Показатель адиабаты сжатия определяем по номограмме [1] рис.4.4. зная = 9,3 и Т_а= 319К -k₁= 1,379. Показатель политропы сжатия берем несколько меньшимn₁=k₁– 0,02 = 1,379 – 0,02 =1,359

Давление в конце сжатия: МПа

Температура в конце сжатия:

t_c=Т_с-273⁰С = 710 –273 = 437С

4. Процесс сгорания

Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

Потери теплоты из-за химического недогорания

Н_u= 119950 * (1-) *L₀=

= 119950 * (1-0,88) * 0,517 = 7442 кДж/(кг топлива)

Внутренняя энергия рабочей смеси при температуре t_с

где U_c = (20,6+2,638*10^-3*t_c)*t_c =

= (20,6+2,638*10^-3*437)*437 = 9506 кДж/кмоль

А_с, В_с– по табл. 3 [2].

Левая часть уравнения сгорания

Температура газов после сгорания

Из уравнения Д = U"_z=A_z*t_z+B_zполучим

Т_z=t_z+ 273 = 2422 + 273 = 2695K

Максимальное давление сгорания

Степень повышения давления

_г= р_z/p_c= 8,09 / 1,96 = 4,13

5. Процессы расширения (360    540)

Давление и температура в конце процесса расширения

Средние показатели адиабаты и политропы расширения k₂, n₂ определяются по номограмме рис.2 [2] при= 9,1 и Т_z= 2721К:

k₂ =1,254;n₂ = 1,25.

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:

 3% допустимо

6. Расчет четвертого такта (очистка цилиндра) (540    720)

Давление остаточного газа р_r= 0,104 МПа по заданию.

7. Индикаторные параметры рабочего цикла

Теоретическое среднее индикаторное давление

Среднее индикаторное давлениер_i=φ_и* р_i^' = 0,95*1,35 = 1,28 МПа.

φ_и = 0,95 – коэффициент полноты диаграммы.

Индикаторный КПД

η_i=р_i*l₀*α/(H_u*ρ₀*η_v)= 1,28*14,98* 0,88/(44*1,21*0,922)= 0,34

Индикаторный удельный расход топлива

g_i=3600/(η_i*H_u) = 3600/(0,34*44)= 241 г/(кВт*ч)

Индикаторная мощность

где

Индикаторный крутящий момент

8. Эффективные показатели двигателя

Среднее давление механических потерь

p_м= а +b*V_п.ср.= 0,034 + 0,0113*10.8 = 0,156 МПа

где a= 0,034;b= 0,0113 по [2]

V_п.ср.– средняя скорость поршня

м/с

Среднее эффективное давление и механический КПД

p_e= р_i-p_м = 1,28 – 0,156 =1,124 МПа

η_м =p_e/ р_i= 1,124/1,28 = 0,88

Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива

η_е= η_i*η_м = 0,34*0,88=0,299

g_е=3600/(η_е*H_и) =3600/(0,299*44) = 274 г/(кВт*ч)

Эффективная мощность

кВт

Эффективный крутящий момент

Н*м

Расход топлива

G_т=N_e*g_e*10^-3= 65,2*274*10^-3= 17,9 кг /ч

Литровая мощность N_л = N_е/V_л = 65,2/1,29 = 50,5 кВт

Площадь поршня

9. Построение индикаторной диаграммы

Индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя построена для номинального режима работы двигателя аналитическим методом, т.е. при N_е = 65,2 кВт иn_Н= 5400 об/мин.

1-й такт (0    180) – впуск

р_= р_а= 0,086 МПа

Таблица 1

Линия впуска (0180)

	S, мм	Sс + S , мм	р, МПа	р скругленное
0	0	7,2	0,086	р = 0,5*(ра+рr)=0,5*(0,086+0,104)=0,095
30	4,96	12,2	0,086
60	17,8	25	0,086
90	33,8	41	0,086
120	47,8	55	0,086
150	56,9	64,1	0,086
180	60,0	67,2	0,086

2-й такт (180    360) - сжатие

Текущее значение давления определяем по формуле

где S_c– условная высота камеры сгорания

мм

S_a=S+S_c= 60 + 7,2 = 67,2 мм – условная длина цилиндра

S_- текущее расстояние поршня от ВМТ.

 = 0,25 – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

_доз= 1,1;n₁= 1,359

Теоретическое давление в конце сгорания р_z= 8,09 МПа

Действительное давление в конце сгорания

р_zд=0,85*р_z=0,85*8,09=6,88 МПа

Таблица 2

Линия сжатия (180360)

	S, мм	Sс + S , мм	р, МПа	р скругленное
180	60	67,2	0,09
210	56,9	64,1	0,1
240	47,8	55	0,12
270	33,8	41	0,19
300	17,8	25	0,36
330	4,96	12,2	0,96
360	0	7,2	2	1,2*рс=1,2*1,96=2,35

3-й такт (360    540) - расширение

Текущее значение давления в период расширения определим по формуле

;n₂= 1,25

Таблица 3

Линия расширения (360540)

	S, мм	Sс + S , мм	р, МПа	р скругленное
360	0	7,2	8,09	1,2*рс=1,2*1,96=2,25
390	4,96	12,2	4,18
420	17,8	25	1,7
450	33,8	41	0,92
480	47,8	55	0,64
510	56,9	64,1	0,53
540	60	67,2	0,5	0,5*(рb+рr) = 0,5*(0,5+0,104) =0,3

4-й такт (540    720) – очистка цилиндра

р_= р_r= 0,104 МПа

Таблица 4

Линия выпуска (540720)

	S, мм	Sс + S , мм	р, МПа	р скругленное
540	60	67,2	0,104	р = 0,5*(рb+рr)=0,5*(0,5+0,104)=0,3
570	56,9	64,1	0,104
600	47,8	55	0,104
630	33,8	41	0,104
660	17,8	25	0,104
690	4,96	12,2	0,104
720	0	7,2	0,104	р = 0,5*(ра+рr)=0,5*(0,086+0,104)=0,095

Определим координаты характерных точек индикаторной диаграммы

Таблица 5

Координаты характерных точек

Наименование	Обозначение	Положение точки		S	Sc+S
Начало открытия впускного клапана	a'	18 до ВМТ	118	1,8	9
Закрытие впускного клапана	a"	60 после НМТ	1120	47,8	55
Начало открытия выпускного клапана	b'	55 до НМТ	1125	50	57,2
Закрытие выпускного клапана	b"	25 после ВМТ	225	3,5	10,7
Подача искры	c'	35 до ВМТ	335	6,8	13,9
Конец задержки воспламенения	f	30 до ВМТ	30	5	12,2