В настоящее время — особое внимание уделяется уменьшению токсичности выбрасываемых в атмосферу вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателя.
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.
С целью углубленного изучения конструкции и работы двигателя при различных режимах эксплуатации в данном проекте рассмотрены принципы разработки и методы выбора оптимальных вариантов конструкторских решений при расчете бензинового двигателя, а также правилами оформления технологической документации в соответствии с государственными стандартами ЕСКД, ЕСТД, отраслевыми стандартами и другой нормативно-технической документацией.
Для создания чертежей двигателя (продольный и поперечный разрезы) использовалась система КОМПАС-ЗD. Система обладает собственным математическим ядром и параметрической технологией.
В настоящее время требования к автомобилям и их двигателям становятся все более жесткими. Так при прочих равных условиях стараются получить незначительную собственную массу автомобиля, большой полезный объём салона, низкий уровень шума, вибрации, токсичности отработавших газов и в целом повышенную комфортность автомобиля. Двигатели должны быть экономичными, надёжными, динамичными для обеспечения режимов эксплуатации в условиях городской езды.
1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ
На основании исходных данных производим следующие расчеты.
1.1 Параметры рабочего тела
1.1.1 Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива
кмоль воздуха/кг топлива;
- кг воздуха/кг топлива.
1.1.2 Рассчитываем количество свежего заряда (воздуха)
кмоль воздуха /кг топлива.
1.1.3 Рассчитываем количество горючей смеси
кмоль/кг.
1.2 Параметры отработавших газов
1.2.1 При количество отдельных компонентов продуктов сгорания в расчете на 1 кг топлива равно
Смесеобразование и сгорание топлива в цилиндрах дизеля
... наиболее совершенного смесеобразования необходимо, чтобы в момент впрыскивания топлива в воздухе, заполняющим камеру сгорания, были вихревые движения. 1.3 Распыливание топлива. Сопловые отверстия ... В частности, на речном флоте широко используют остаточное топливо по ГОСТ 10433-75, предназначенное для локомотивных газотурбинных двигателей и называемое газотурбинным. Оно более вязкое, чем дизельное, ...
оксида углерода ; углекислого газа кмоль/кг; водорода кмоль/кг; водяного пара кмоль/кг; азота кмоль/кг; кислорода кмоль/кг.
1.2.2 Общее количество продуктов сгорания дизельного топлива
1.2.3 Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси
Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси для дизельных двигателей .
1.3 Расчет первого такта (впуск )
1.3.1 Определяем потери давления во впускном тракте при впуске
;
- МПа.
Давление воздуха:
МПа.
При расчете двигателя без наддува плотностью воздуха после компрессора равна:
кг/м 3 .
Температура воздуха после турбокомпрессора
К;
1.3.2 Рассчитываем давление в конце впуска в цилиндре двигателя
МПа.
1.3.3 Рассчитываем коэффициент остаточного газа в двигателе
Предварительно принимается:
= 600…900 К — для дизелей с наддувом и без наддува.
Принимаем = 600 К;
1.3.4 Определяем температуру в конце впуска в двигателе
К.
1.3.5 Рассчитываем коэффициент наполнения двигателя
1.4 Расчет второго такта (сжатие- )
1.4.1 Давление в конце сжатия
МПа.
1.4.2 Температура в конце сжатия
К;
1.4.3 Показатель политропы сжатия определяется по эмпирической зависимости
;
- где — номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, .
Показатель политропы сжатия для дизелей с наддувом = 1,35…1,38.
1.5 Расчет участка подвода тепла
В результате расчета этого участка должны быть определены значения , и , после подвода тепла.
1.5.1 Определение параметров процесса сгорания в дизельных двигателях
1.5.1.1 Температура газов в конце процесса сгорания t z определяется из уравнения сгорания
1.5.1.2 Коэффициент действительного молекулярного изменения рабочей смеси определяется из уравнения
Для дизеля
1.5.1.3 — средняя мольная теплоемкость свежего заряда
кДж/(кмоль град).
1.5.1.4 — средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания дизельного топлива при постоянном давлении
1.5.1.5 Средняя мольная теплоемкость при постоянном объеме для продуктов сгорания жидкого (дизельного) топлива при температуре до 3000°С и =1,6
- степень повышения давления, она зависит от типа камеры сгорания.
Для дизелей с разделенными камерами сгорания и дизелей с неразделенными камерами и пленочным смесеобразованием . В уравнении сгорания для дизелей — коэффициент использования тепла принимается = 0,8
Все величины, входящие в уравнение сгорания, за исключением и известны. Составим и решим квадратное уравнение:
После определения t z рассчитываем:
1.6 Расчет третьего такта (расширение )
1.6.1 Показатель политропы расширения может быть определен по эмпирической зависимости
;
- Показатель политропы расширения для дизелей = 1,18…1,30.
1.6.2 Степень предварительного расширения
1.6.3 Степень последующего расширения
1.6.4 Давление и температура в конце расширения
транспортный двигатель сталь
МПа;
К.
1.6.5 Для оценки точности теплового расчета проводится проверка ранее принятой температуры отработавших газов
К;
- Расхождение допускается в пределах (5…7)%.
1.7 Расчет четвертого такта (очистка цилиндра- )
Задано const, МПа.
1.8 Индикаторные параметры рабочего цикла
1.8.1 Для дизельного двигателя, работающего по смешанному циклу, теоретическое среднее индикаторное давление (индикаторная работа, совершаемая в единице рабочего объема), равно
Действительное среднее индикаторное давление:
- МПа;
- где 0,92 <<
- 0,97, здесь — коэффициент, учитывающий «скругление» индикаторной диаграммы, примем =0,95.
1.8.2 Рассчитываем индикаторную мощность и индикаторный крутящий момент двигателя
л;
- КВт;
- Для четырехтактных двигателей коэффициент тактности =4;
Нм.
1.8.3 Определяем индикаторный КПД и удельный индикаторный расход топлива
;
- г/кВтч; (Здесь в МПа, в МДж.)
1.9 Эффективные параметры рабочего цикла
1.9.1 Рассчитываем среднее давление механических потерь (работа, затрачиваемая на трение и привод вспомогательных агрегатов, приходящая на единицу рабочего объема)
, МПа,
где и — коэффициенты, зависящие от числа цилиндров и от отношения хода поршня к диаметру цилиндра и типа камеры сгорания;
Средняя скорость поршня, м/с:
м/с.
Значения коэффициентов и .
|
Тип двигателя |
|||
|
Четырехтактный дизель с неразделенными камерами |
0,089 |
0,0118 |
|
МПа.
1.9.2 Рассчитываем среднее эффективное давление (эффективную работу, снимаемую с единицы рабочего объема)
МПа.
1.9.3 Рассчитываем механический КПД
Его величина для дизельных двигателей без наддува = 0,70…0,82.
1.9.4 Определяем эффективную мощность
кВт.
1.9.5 Определяем эффективный КПД
;
- он составляет для дизелей = 0,35…0,40.
1.9.6 Определяем эффективный удельный расход топлива
г/кВтч;
для дизелей = 190…240 г/кВтч,
1.9.7 Эффективный крутящий момент
Нм.
Здесь подставляется в об/мин.
1.9.8 Расход топлива
кг/час.
1.9.9 Литровая мощность
кВт/дм 3 .
1.10 Построение индикаторных диаграмм в координатах (Р-V)
м
м
м
, МПа
, МПа
, МПа
, МПа
, МПа
- для политропы сжатия;
- для политропы расширения.
1.11 Тепловой баланс
Доля теплоты, затраченная на полезную работу, определена в тепловом расчете .
Доля теплоты, потерянная в бензиновых ДВС при из-за недогорания топлива:
Доля теплоты, унесенная с отработавшими газами:
Для дизельных двигателей:
,кДж/кг
Рассчитываем температуру отработавших газов:
Определяем энтальпию топливно-воздушной смеси в конце впуска:
кДж/кмоль.
Для дизелей определяем энтальпию отработавших газов по таблице 5 в соответствии с и линейным интерполированием кДж/кмоль.
Для дизелей рассчитываем энтальпию поступившей смеси:
Доля тепла передаваемой охлаждающей среде:
1.12 Скоростная характеристика двигателя
Для дизельного двигателя построение внешней скоростной характеристики ведется в интервале , например, шагом 500 мин -1 , где , об/мин; , мин-1 .
Внешнюю скоростную характеристику строим по следующим эмпирическим соотношениям:
Мощность двигателя:
, кВт
Крутящий момент:
, Нм.
Среднее эффективное давление:
, МПа.
Среднее давление механических потерь:
, МПа
Среднее индикаторное давление:
, МПа
Удельный эффективный расход топлива:
, г/кВтч
Часовой расход топлива:
кг/ч
Полученные данные заносим в таблицу 1, по ним строим внешнюю характеристику двигателя.
Таблица 1. Результаты расчета внешней скоростной характеристики
|
, об/мин |
, кВт |
, Нм |
, МПа |
, МПа |
, МПа |
, г/кВтч |
, кг/ч |
|
|
500 |
30,7 |
586,6 |
0,847 |
0,112 |
0,959 |
305,9 |
9,4 |
|
|
1000 |
67,5 |
644,9 |
0,931 |
0,134 |
1,056 |
260,5 |
17,6 |
|
|
1500 |
103,5 |
659,2 |
0,951 |
0,157 |
1,108 |
234,2 |
24,2 |
|
|
2000 |
131,8 |
629,6 |
0,909 |
0,179 |
1,088 |
227,1 |
29,9 |
|
|
nном= nmax 2500 |
145,3 |
552,3 |
0,802 |
0,202 |
1,004 |
239 |
34,7 |
|
2. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
Динамический расчет автомобильного двигателя производиться на режиме максимальной мощности по результатам теплового расчета. В результате расчета необходимо определить следующие силы и моменты, действующие на кривошипно-шатунном механизме двигателя (рисунок):
- избыточное давление газов над поршнем , МПа;
- удельную суммарную силу, действующую на поршень , МПа;
- удельную суммарную силу, воспринимаемую стенками цилиндра (нормальное давление) , МПа;
- удельную силу инерции от возвратно-поступательно движущихся масс , МПа;
- удельную силу, действующую вдоль шатуна , МПа;
- удельную силу, действующую вдоль кривошипа , МПа;
- удельную силу, направленную по касательной к окружности радиуса кривошипа ,МПа;
- крутящий момент от одного цилиндра , Нм;
- крутящий момент от i цилиндров , Нм;
- удельную центробежную силу инерции от неуравновешенных вращающихся масс, сосредоточенных на радиусе кривошипа , МПа;
- удельную силу, действующую на шатунную шейку , МПа.
Расчетные значения всех сил сводятся в таблицу 2, на основании данных которых строятся их графики.
2.1 Расчет сил, действующих в КШМ
2.1.1 Построение развернутой индикаторной диаграммы в координатах
Перестройку индикаторной диаграммы из в развернутую диаграмму удельных давлений (в координатах ), действующих на поршень, проще выполнить графическим методом Брикса. Метод Брикса заключается в том, что на длине хода поршня построенной индикаторной диаграммы в координатах описывают полуокружность с центром в точке О.
Для учета влияния длины шатуна откладывают от центра полуокружности (точки О) по направлению нижней мертвой точки бицентровую поправку Брикса в масштабе диаграммы
Тогда м
где R- радиус кривошипа; для центрального механизма;
- отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.
Из точки проводят ряд лучей (рекомендуется не менее 5) под углами до пересечения с полуокружностью. Проекции концов этих лучей на линии процесса всасывания, сжатия, расширения и выпуска указывают, какие точки рабочего процесса соответствуют тем или иным углам поворота коленчатого вала. При построении развернутой индикаторной диаграммы после ее скругления определяют максимальные значения сил от давления газов и результирующей силы .
2.1.2 Рассчитываем избыточное давление газов над поршнем
МПа
МПа
Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ занося результаты в таблицу 2.
2.1.3 Определяем удельное значение силы инерции от возвратно-поступательного движения масс поршневой группы
МПа
Здесь — определяется по статистическим данным, рад/с, м.
По статистическим данным определим и методом линейного интерполирования: , .
кг/м 2
, МПа.
Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ занося результаты в таблицу
2.1.4 Рассчитываем удельную суммарную силу, действующую вдоль оси цилиндра
, МПа.
,МПа
Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 2.
2.1.5 Определим удельную суммарную силу, действующую на стенку цилиндра
, МПа.
Здесь — удельная суммарная сила, действующая на поршневой палец. МПа; МПа
Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 2.
2.1.6 Рассчитываем удельную суммарную силу, действующую вдоль шатуна
, МПа; МПа.
Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 2.
2.1.7 Определяем удельную силу, действующую вдоль кривошипа
, МПа; МПа.
Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 2.
2.1.8 Рассчитываем удельную суммарную силу, действующую по касательной к кривошипу
, МПа;
- МПа.
Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 2.
2.1.9 Определяем крутящий момент от одного цилиндра
Нм.
Здесь м 2 — площадь поршня.
Нм.
Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 2.
2.1.10 Определяем крутящий момент от i цилиндров, пользуясь таблицей 3
Таблица 3 — Результаты расчета суммарного крутящего момента восьмицилиндрового двигателя (порядок работы цилиндров 1-5-3-2-6-4-7-8)
|
, град |
Цилиндры |
М, Нм |
||||||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|||||||||||
|
о |
М, Нм |
о |
М, Нм |
о |
М, Нм |
о |
М, Нм |
о |
М, Нм |
о |
М, Нм |
о |
М, Нм |
о |
М, Нм |
|||
|
0 |
0 |
0 |
270 |
234,34 |
180 |
0 |
450 |
884,38 |
90 |
220,68 |
360 |
0 |
540 |
0 |
630 |
187,36 |
1526,74 |
|
|
30 |
30 |
-420,6 |
300 |
95,59 |
210 |
-193,95 |
480 |
334,27 |
120 |
328,1 |
390 |
2127,5 |
570 |
-193,95 |
660 |
243,81 |
2320,77 |
|
|
60 |
60 |
-242,27 |
330 |
-61,478 |
240 |
-342,45 |
510 |
241,49 |
150 |
194,16 |
420 |
1187,88 |
600 |
-327,72 |
690 |
420,94 |
1070,55 |
|
|
90 |
90 |
220,68 |
360 |
0 |
270 |
234,34 |
540 |
0 |
180 |
0 |
450 |
884,38 |
630 |
187,36 |
720 |
0 |
1526,76 |
|
Период изменения суммарного крутящего момента равен:
2.1.11 После построения графика суммарного крутящего момента определяется средний индикаторный момент
, Нм.
Приблизительно величина
, Нм.
Здесь ,- площади диаграммы суммарного крутящего момента, расположенные над и под осью абсцисс соответственно;
- длина диаграммы , соответствующая периоду изменения суммарного крутящего момента;
- масштаб крутящего момента по оси ординат, Нм/мм. Полученное значение сравниваем со значением среднего индикаторного момента, определенным в тепловом расчете.
2.1.12 Рассчитаем удельную центробежную силу инерции от вращающихся неуравновешенных масс, сосредоточенных на радиусе кривошипа
МПа,
где
2.1.13 Рассчитываем силу, действующую на поверхность шатунной шейки
, МПа
МПа
Аналогично ведем расчет для остальных углов ПКВ, занося результаты в таблицу 2.
2.2 Построение развернутой диаграммы нагрузки на поверхность шатунной шейки
В таблице 7 рассчитана сила , действующая на поверхность шатунной шейки. Строим ее диаграмму в зависимости от угла поворота кривошипа и определяем среднее значение:
, МПа
Среднее значение силы можно определить, подсчитав площадь между графиком и осью абсцисс, разделив на длину диаграммы. Полученная величина умножается на масштаб по оси ординат.
Приблизительно величина
где F — площадь между графиком и осью абсцисс;
- длина диаграммы;
- масштаб по оси ординат.
2.3 Построение полярной диаграммы сил, действующих на шатунную шейку
Строим координатную систему и с центром в точке О, в которой отрицательная ось направлена вверх.
В таблице 2 каждому значению соответствует точка с координатами . Наносим на плоскость и эти точки. Последовательно соединяя точки, получим полярную диаграмму. Вектор, соединяющий центр О с любой точкой диаграммы, указывает направление вектора и его величину в соответствующем масштабе.
Строим новый центр , отстоящий от О по оси на величину удельной центробежной силы от вращающейся нижней части шатуна .
В этом центре условно располагают шатунную шейку с диаметром .
Вектор, соединяющий центр с любой точкой построенной диаграммы, указывает направление действия силы на поверхность шатунной шейки и ее величину в соответствующем масштабе.
Касательные линии из центра к верхней и нижней частям полярной диаграммы отсекают наиболее нагруженную от наименее нагруженной части поверхности шатунной шейки.
Маслоотводящее отверстие располагают в середине наименее нагруженной части поверхности шатунной шейки, для чего восстанавливают перпендикуляр к хорде, соединяющей точки пересечения касательных к верхней и нижней частям полярной диаграммы.
3. РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ НА ПРОЧНОСТЬ
3.1 Расчет поршня
3.1.1 Рассчитываем напряжение изгиба на днище поршня от газовой силы
где — относительная толщина днища поршня;
- относительный внутренний диаметр поршня;
- относительная толщина стенки головки поршня;
- относительная радиальная толщина кольца;
- радиальный зазор кольца в канавке поршня;
- давление в цилиндре после подвода тепла.
При наличии ребер жесткости МПа для алюминиевых поршней.
3.1.2 Рассчитываем напряжение сжатия от газовых сил в сечении X-X, ослабленном маслоотводящими отверстиями
(30…40МПа)
где — площадь расчетного сечения с учетом ослабления его отверстиями для отвода масла;
- относительный диаметр поршня по дну канавки;
- относительный диаметр масляного канала;
- число масляных отверстий в поршне.
3.1.3 Рассчитываем напряжение разрыва в сечении Х-Х от максимальной инерционной силы (при )
- для маслосъемного кольца
(4…10МПа)
где — сила инерции от масс поршневой группы, расположенной выше сечения Х-Х:
Учитывая статистические данные, а также соотношения:
получим
3.1.4 Напряжение в верхней кольцевой перемычке
- напряжение среза
где — относительная толщина первой кольцевой перемычки.
- напряжение изгиба:
Сложное напряжение по третьей теории прочности:
Допустимые напряжения для алюминиевых сплавов
3.1.5 Удельное давление поршня, отнесенное в высоте юбки поршня
(0,33…0,96)
где — относительная высота юбки поршня;
- МПа — удельная суммарная сила, действующая на стенку цилиндра.
Удельное давление поршня, отнесенное ко всей высоте поршня:
(0,22…0,42)
где — относительная высота поршня.
3.2 Расчет поршневого кольца
3.2.1 Рассчитываем среднее давление на стенку цилиндра
- для компрессионного кольца
- для маслосъемного кольца
где
МПа — модуль упругости для легированного чугуна;
- относительная величина разности между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состоянии.
Среднее радиальное давление для колец: компрессионных P cp =(0,11…0,37) МПа; маслосъемных P cp =(0,2…0,4) МПа
3.2.2 Рассчитываем эпюру давления кольца в различных точках окружности
где — коэффициент для различных углов по окружности кольца.
Результаты расчета эпюры удельного давления кольца
|
0 |
30 |
60 |
90 |
120 |
150 |
180 |
||
|
1,06 |
1,06 |
1,14 |
0,90 |
0,46 |
0,67 |
2,85 |
||
|
маслос |
0,207 |
0,207 |
0,222 |
0,176 |
0,090 |
0,131 |
0,556 |
|
|
компрес |
0,253 |
0,253 |
0,272 |
0,215 |
0,110 |
0,160 |
0,681 |
|
3.2.3 Рассчитываем напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии
- для компрессионного кольца
- для маслосъемного кольца
3.2.4 Рассчитываем напряжение изгиба при надевании кольца на поршень
- для компрессионного кольца
- для маслосъемного кольца
где m=1,57 — экспериментальный коэффициент, зависящий от способа надевания кольца.
Допустимое напряжение
3.3 Расчет поршневого пальца
3.3.1 Рассчитываем удельное давление пальца на втулку верхней головки шатуна
где — относительная длина втулки поршневой головки шатуна;
- относительный наружный диаметр пальца;
;
- коэффициент, учитывающий уменьшение инерционной силы за счет вычета массы поршневого пальца.
q ПП = (20…60) МПа
3.3.2 Рассчитываем удельное давление пальца на бобышку
где — относительное расстояние между бобышками;
- относительная длина пальца. q б = (15…50) МПа
3.3.3 Напряжение от изгиба поршневого пальца
где — отношение внутреннего диаметра пальца к наружному.
3.3.4 Рассчитываем касательное напряжение от среза пальца в сечениях, расположенной между бобышкой и головкой шатуна
Для поршневых пальцев, изготовленных из легированных сталей 15Х, 15ХА, 12ХН3А, 18Х2Н4МА .
3.3.5 Рассчитываем увеличение горизонтального диаметра пальца в его средней части (овализация пальца)
3.4 Расчет стержня шатуна
3.4.1 Рассчитываем напряжение сжатия в сечении В-В от сжимающей силы в плоскости качания шатуна
Здесь =11,797- суммарная сила;
- где — ширина шатуна в среднем сечении;
;
;
;
- длина поршневой головки шатуна;
;
- коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости качения шатуна.
3.4.2 Рассчитываем напряжение сжатия в сечении В-В от сжимающей силы в плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна
где — коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости, перпендикулярной плоскости качения шатуна.
3.4.3 Рассчитываем напряжение от действия растягивающей силы
где — удельная суммарная сила, действующая вдоль оси цилиндра.
3.4.4 Рассчитываем средние значения напряжения цикла
- в плоскости качания шатуна:
- в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:
3.4.5 Рассчитываем амплитуды напряжений цикла
- в плоскости качания шатуна:
- в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:
3.4.6 Рассчитываем амплитуды цикла с учетом концентраций напряжений в зависимости от размера и способа обработки поверхности детали
- в плоскости качания шатуна:
- в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:
- Здесь — коэффициент концентрации напряжений;
Марка материала шатуна 18Х2Н4МА
- предел прочности материала шатуна;
- по — коэффициент, учитывающий абсолютные размеры детали;
- по — коэффициент, учитывающий абсолютные размеры детали;
- коэффициент, учитывающий способ обработки поверхности детали.
3.4.7 Определяем запас прочности шатуна по пределу усталости
- в плоскости качания шатуна:
;
- в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:
;
- где — коэффициент приведения ассиметрического цикла к равноопасному симметричному. — предел выносливости материала.
4. РАСЧЕТ СИСТЕМ ДВИГАТЕЛЯ
4.1 Расчет системы смазки
Рассчитываем количества тепла, отводимого от двигателя маслом, учитывая, что в современных автомобильных и тракторных двигателях маслом отводится 1,5…3% от общего количества теплоты, введенной в двигатель с топливом.
где — расход топлива;
- низшая теплота сгорания бензина.
Рассчитываем циркулярный расход масла. Массовый циркуляционный расход масла равен:
- где кДж/кг К — удельная теплоемкость масла;
- К — перепад температуры масла на выходе и входе в систему смазки двигателя (нагрев масла).
Рассчитываем стабилизационный расход масла:
Определяем расчетную производительность насоса с учетом утечек масла через радиальные и торцевые зазоры:
где — КПД насоса.
Рассчитываем мощность, затрачиваемую на привод масляного насоса:
- где — напор в масляном насосе;
- избыточное давление масла в системе;
- где и — соответственно давления масла перед насосом и за насосом;
- объемный расход масла;
- плотность масла в системе;
- механический КПД насоса.
4.2 Расчет системы охлаждения
4.2.1 Рассчитываем количество тепла, отводимого от двигателя охлаждающей жидкостью
где — доля тепла, передаваемого охлаждающей жидкости;
- расход топлива;
- низшая теплота сгорания бензина.
4.2.2 Рассчитываем циркулярный расход жидкости в системе охлаждения
- для антифриза,
- для воды,
где кДж/кг К — удельная теплоемкость охлаждающей жидкости (антифриз); кДж/кг К — удельная теплоемкость охлаждающей жидкости (вода); К — перепад температуры охлаждающей жидкости на выходе и входе в двигатель (нагрев масла).
4.2.3 Рассчитываем производительность насоса
- для антифриза,
- для воды,
где — коэффициент подачи насоса.
4.2.4 Рассчитываем мощность, потребляемую насосом, задаваясь величиной напора
- для антифриза,
- для воды,
где МПа — перепад давления на выходе и входе насоса;
- плотность охлаждающей жидкости (антифриз).
- плотность охлаждающей жидкости (вода).
- для антифриза,
- для воды,
где — механический КПД насоса;
- объемный расход охлаждающей жидкости (антифриз).
- объемный расход охлаждающей жидкости (вода).
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovoy/dvigateli-gruzovyih-avtomobiley/
1. Автомобильные двигатели. / Под редакцией М. С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977.
2. Двигатели внутреннего сгорания. /Под ред. В. Н. Луканина. М.: Высшая школа, 1985.
3. Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. /Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1984.
4. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. /Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова М.: Машиностроение, 1980.
