1Обоснование исходных данных для расчета двигателя

Двигатели грузовых автомобилей большую часть времени работают на неполных нагрузочных и скоростных режимах. Однако автопоезда, карьерные самосвалы магистральные тягачи относительно длительное время работают с полной нагрузкой; поэтому при проектировании новых моделей двигателей с высокой надежностью и долговечностью должны быть выбраны соответствующие указанным условиям эксплуатации конструктивные параметры, а также технология изготовления как всего двигателя в целом, так и его отдельных узлов и агрегатов.

1.1О боснование мощности автомобильного двигателя

Номинальная мощность двигателя определяется средними и максимальными скоростями движения автомобиля при заданной его общей массе, продолжительностью работы с высокими нагрузками и требованиями в отношении приемистости.

Двигатель автомобиля должен обладать запасом мощности, что необходимо для повышения его моторесурса.

Р ис. 1.1. Силы, действующие на автомобиль.

F_f + F_w = F_к, (1.1)

где: F_к – сила тяги на ведущих колёсах;

F_f– силы сопротивления качению колёс;

F_w – сила сопротивления воздуха.

F_f = m_a · g · f, (1.2)

где: f – коэффициент сопротивления качению (f_{трасса.}= 0,019),

m_a – полная масса автомобиля КрАЗ 6510 (m_a = 24000 кг),

g – ускорение свободного падения (g = 9,8 м/с²);.

F_f = 24000 · 9,81 · 0,019 = 4473,36 Н.

F_w = K_w · S · Va², (1.3)

где: K_w – коэффициент сопротивления воздуха (K_w = 0,5 ÷ 0,6 – для грузовых а/м),

S – парусность (S = 6,5 м²),

V – скорость автомобиля (V_max = 85км/ч = 23,6 м/с).

F_w = 0,55 · 6,53 · 23,6 = 1993,0 Н.

Составим уравнение для определения максимальной мощности двигателя:

Мощность на ведущих колёсах:

P_к = Pe · η_тр = F_к · V, (1.4)

где: P_к – мощность на ведущих колёсах,

P_e – мощность двигателя,

η_тр– к.п.д. трансмиссии (η_тр = 0,8),

откуда:

P_e(max) =

Примем мощность двигателя равной 191,1 кВт или 260 л.с.

1.2Обоснование степени сжатия двигателя

Увеличение степени сжатия приводит к повышению температуры и давления воздуха в момент начала впрыска. В результате этого задержки воспламенения сокращаются, снижается скорость нарастания давления и работа двигателя становиться более мягкой. Также увеличение степени сжатия приводит к большей топливной экономичности. Однако при высоких степенях сжатия вследствие более высоких давлений в цилиндре необходимо утяжеление деталей кривошипно-шатунного механизма, что приводит к увеличению механических потерь.

Стоить отметить, что при уменьшении степени сжатия заметно повышается экологичность двигателя, и улучшаются пусковые качества.

, (1.5)

где: е – степень сжатия,

Дц – диаметр цилиндра двигателя, (Дц = 130 мм, по прототипу)

.

Паспортная степень сжатия дизеля ЯМЗ – 238 равна 16,5 единицам, на основании выше изложенных соображений и того, что расчет производится для двигателя с наддувом, для расчета принимаем степень сжатия 16 единиц.

1.3Обоснование числа цилиндров

Для уменьшения высоты двигателя целесообразно применять V – образное расположение цилиндров с углом развала 90,при этом достигается наименьший габаритный объем.

, (1.6)

где: i – число цилиндров,

Рц – цилиндровая мощность дизеля, (Рц ≤ 30 кВт/цилиндр)

.

Примем восьми цилиндровый двигатель с углом развала 90 и с крестовым валом. При этом моменты центробежных сил инерции вращающихся масс и сил инерции первого порядка поступательно движущихся масс уравновешиваются противовесами, прикрепленными к щекам вала, и дисбалансными массами на маховике и шкиве привода вентилятора.