Вибір, обґрунтування і визначення вихідних параметрів для теплового розрахунку

ПОСІБНИК

До виконання курсової роботи

з дисципліни

«АВТОМОБІЛЬНІ ДВИГУНИ»

для студентів напряму підготовки

6.070106 «Автомобільний транспорт»

всіх форм навчання

 

 

Затверджено

на засіданні кафедри автомобілів

та технології їх експлуатації,

протокол № 4 від 03.11.2014 р.

та Методичною радою ЧДТУ,

протокол № 1 від 10.11.2014 р.

 

 

Черкаси

Укладач: Рубан Дмитро Петрович, к.т.н., доцент,

 

Рецензент: Шльончак І.А., к.т.н., доцент

Посібник до виконання курсової роботи з дисципліни «Автомобільні двигуни» для студентів напряму підготовки 6.070106 «Автомобільний транспорт» всіх форм навчання [Текст] / Укл. Д.П. Рубан; М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси: ЧДТУ, 2015. - 60 с.

 

Навчальне видання

ПОСІБНИК

до виконання курсової роботи

з дисципліни

«АВТОМОБІЛЬНІ ДВИГУНИ»

для студентів напряму підготовки

6.070106 «Автомобільний транспорт»

всіх форм навчання

В авторській редакції

Технічне редагування: Салипа Л.М.

-----------------------------------------------------------------------------------------------

Папір офс. Times New Roman. Друк оперативн.

Ум. друк. арк. 4,09. Обл.-вид. арк. 2,64. Зам. № 71.6-14.

-----------------------------------------------------------------------------------------------

Черкаський державний технологічний університет

Свідоцтво про державну реєстрацію ДК № 896 від 16.04.2002 р.

бульвар Шевченка, 460, м. Черкаси, 18006.

Загальні положення

Основні джерела енергії на автомобільному транспорті-поршневі двигуни внутрішнього згорання. Одне із завдань, вирішуваних автомобільною промисловістю – підвищення паливної економічності та зниження токсичності цих двигунів шляхом удосконалення їх робочого процесу та конструкції.

Згідно з навчальним планом студенти напряму підготовки 6.070106 «Автомобільний транспорт» виконують курсову роботу. Курсова робота складається з чотирьох частин: 1. Тепловий розрахунок двигуна; 2. Динамічний розрахунок двигуна; 3. Розрахунок деталей двигуна на міцність; 4. Розрахунок механізмів та систем двигуна.

Дані методичні вказівки базуються на рекомендаціях розроблених у Національному транспортному університеті на кафедрі двигунів і теплотехніки.

Мета курсової роботи: закріпити знання курсу двигунів у поєднанні із знаннями, одержаними раніше на загальнотехнічних та спеціальних курсах, в їх практичному застосуванні до проектування та розрахунку двигунів; розвинути творчі здібності та самостійність при розв’язанні інженерно-конструкторських завдань в галузі автотранспортного моторобудування; набути досвіду проектування, а також освоїти методику використання довідкової літератури; одержати практичний досвід в науковому обґрунтуванні прийнятих до розробки конструкцій;

Для використання курсової роботи кожному студенту видають індивідуальне завдання. До нього додаються креслення поперечного та поздовжнього перерізів двигуна, який використовується як зразок при конструкторській розробці.

Завданням обумовлюють: тип двигуна, його призначення, число циліндрів, номінальну потужність і відповідну їй частоту обертання колінчастого вала, вид і сорт палива, а також вказівки по розробці конструкції вузлів та систем двигуна.

Студенту дозволено прийняти за прототип і інший автотракторний двигун,але при цьому необхідно зберегти компоновку та тип системи охолодження, вказані в завданні.

Задачі курсової роботи:

- визначення розмірів основних деталей кривошипно-шатунного та газорозподільчого механізмів;

- виконання креслень поперечного та поздовжнього перерізів двигуна у відповідності з прототипом;

- переробка конструкцій окремих деталей,вузлів та систем двигуна;

- розрахунок основних деталей кривошипно-шатунного механізму двигуна на міцність;

- розрахунок систем мащення і охолодження;

- аналіз урівноваженості двигуна;

- складання пояснювальної записки.

2 Тепловий розрахунок двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ)

Тепловий розрахунок передбачає визначення параметрів стану робочого тіла в циліндрі ДВЗ, на основі яких розраховуються основні зовнішні (ефективні) параметри, в тому числі й розміри циліндра двигуна. Розрахунок виконують за схемою, запропонованою В. І. Гриневецьким.

 

Вибір, обґрунтування і визначення вихідних параметрів для теплового розрахунку

1. Температуру і тиск оточуючого середовища при відсутності спеціальних вказівок беруть відповідно

Газова стала повітря

2. Число тактів циклу двигуна У зв’язку з рядом переваг на автомобілях, тракторах і дорожньо – будівельних машинах використовуються чотиритактні двигуни, в курсовій роботі передбачається розробка тільки таких двигунів.

3. Ряд вихідних параметрів теплового розрахунку обумовлюється типом камери згоряння, яка суттєво впливає на паливну економічність і токсичність відпрацьованих газів ДВЗ. Тому вибору її типу необхідно приділити особливу вагу. Потрібно вивчити існуючі типи камер згоряння, проаналізувати вплив типу і конструктивних особливостей камер згоряння на швидкість згоряння, детонацію, жорсткість процесу згоряння, організацію руху заряду, теплопередачу, шумність, токсичність, спорожнення циліндра та ін. [ 1, с. 90; 2, с. 113], потім вибрати тип камери згоряння для двигуна, що проектується, а обґрунтування вибору навести в розрахунково – пояснювальній записці.

4. Для бензинових двигунів ступінь стиску визначається заданим октановим числом бензину. Октановому числу 70 … 76 відповідає ступінь стиску 6,8 … 7,2, а октановому числу 86 … 92 – ступінь стиску 8,0 … 9,5. Більш високі значення в цих межах беруться для швидкохідних двигунів.

Для дизелів ступінь стиску визначається з умови надійного пуску залежно від типів камер згоряння та сумішоутворення.

Для нерозділених камер згоряння і при сумішоутворенні:

об’ємному ………………………………………..….…...14 … 17

плівковому:

без примусового запалювання ……………..……20 … 25

з примусовим запалюванням ……………….…...14 … 16

Для розділених камер згоряння

з передкамерою ………………………………………..16 … 20 (25)

з вихровою камерою …………………………………..17 … 21

5. Коефіцієнт надлишку повітря при максимальній потужності двигуна:

бензинового ……………………………………………….....0, 85 … 0, 95

дизеля:

з нерозділеною камерою без завихрення заряду

(ЯАЗ – 204, Д – 12А) ………………………...……….1, 5 … 1, 7

з нерозділеною камерою з завихренням

заряду ……………………………………………….....1, 2 … 1, 5

з плівковим сумішоутворенням ……………………..1, 1 … 1, 15

з вихровою камерою ……………………………..…..1,15 … 1, 2

з передкамерою ……………………………………....1, 2 … 1, 25

6. Підвищення температури заряду в процесі впуску береться на основі даних експерименту, середні значення яких знаходиться в межах:

для бензинового двигуна

при наявності спеціального підігрівання …...10 … 40

при відсутності підігрівання …………………5 … 10

для дизеля ……………………………………………20 … 40

7. Параметри продуктів згоряння в циліндрі двигуна в кінці випуску.

Тиск кінця випуску

Температура газів у кінці випуску бензинового двигуна – 900 … 1100, дизеля – 700 … 900 К.

8. Відношення ходу поршня до діаметра циліндра залежно від швидкості двигуна наведено в табл. 2.1.

 

Таблиця 2.1

Тип двигуна	Частота обертання,
Бензиновий	До 3000	1,1 …1,0
	3000 … 3600	0,95 … 0,80
	3600 … 6000	0,90 … 0,80
Дизель	2100 … 2800	1,0 … 1,3
		0,9 … 1,1

 

9. Вибір типу і конструктивних параметрів механізму газорозподілу. Якщо немає спеціальних вказівок керівника курсової роботи, приймається клапанний газорозподіл. При відсутності спеціальних вказівок число клапанів (з верхнім розташуванням) береться таким, що дорівнює двом. Фази газорозподілу вибираються на основі даних по існуючих двигунах, близьких за швидкохідністю до того, що проектується.

В табл. 2.2 наведені дані про фази газорозподілу вітчизняних автомобільних і тракторних двигунів в градусах кута повороту колінчастого валу.

10. При виборі середнього в такті стиску показника політропи необхідно визначити фактори, що впливають на величину і характер її змінення в процесі стиску.

При виконанні теплового розрахунку значення вибирають на основі даних експерименту за існуючими двигунами.

Для бензинових двигунів . Більш високі значення мають швидкохідні двигуни і двигуни з повітряним охолодженням. Для дизелів

 

Таблиця 2.2

Модель двигуна	Номінальна частота обертання,	Впускний клапан	Випускний клапан
Відкриття до ВМТ	Закриття після НМТ	Трива- лість відкриття	Відкри-ття до НМТ	Закриття після ВМТ	Трива-лість відкрит-тя
МеМЗ
ВАЗ - 2101
ВАЗ - 2108
МЗМА - 408
АЗЛК - 412
ГАЗ - 21
ЗМЗ24Д
ГАЗ -13
ЗИЛ – 111
ЗМЗ – 53
ЗИЛ - 130
Д – 37Е (ВТЗ)
ЯМЗ – 236, 238
ЯМЗ - 740
Д - 75
Д - 14

 

 

Більш низькі значення для бензинових двигунів порівняно з дизелями пояснюються наявністю бензину в свіжому заряді, який, випаровуючись, забирає частину теплоти; крім того, теплоємність суміші в бензинових двигунах внаслідок наявності пари бензину та більшої кількості залишкових газів вище, ніж у дизелях, що також призводять до зниження .