И. Ф. Дьяков, Р.А. Зейнетдинов Проектирование автотракторных двигателей учебное пособие
.pdf
160
3. Определяют расчётный средний момент сопротивлению проворачиванию коленчатого вала двигателя T С.СР, Нּм, по формуле
TC.CP = |
pT Vh |
, |
(8.19) |
|
|||
|
τ π |
|
|
где pT – среднее давление трения, Па; τ – количество тактов рабочего цикла двигателя; Vh – рабочий объём двигателя, л ;
Для бензиновых двигателей при nп =50…150 мин –1;
ν =1...20 тыс. мм2/с; при |
i ≤ 6 |
pT |
= (4.9 +0.04 nП ) ν 0.5 ; при |
i = 8 |
||||
p |
= |
(3.5 +0.027 n |
П |
) ν 0.5 ; |
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для дизелей при nп =50…200 мин –1; ν =1...20 тыс. мм2/с; при |
i ≤ 4 |
||||||
pT |
= |
(24 +0.032 nП ) ν 0.37 ; при |
i ≥ 6 |
pT |
= (10 +0.032 nП ) ν 0.41; |
|
||
Рис. 8.8. Вязкостно-температурные характеристики смазочных масел: 1- М-10Г2; 2-М-8В; 3-М-8ДМ; 4-М-В3; 5-М-6ГФС; 6-М-43/8В2
4. Требуемая мощность пусковой системы, кВт
PП |
= |
TC.CP π nП k |
, |
|
|||
|
|
3 104 ηпер |
|
где к – коэффициент, учитывающий возможное снижение мощности пускового устройства в процессе эксплуатации : к = 1,1…1,5; ηпер = КПД зубчатой передачи в приводе пускового устройства, зависящий от числа зубчатых пар; для передачи с одной парой шестерён ηпер = 0,85.
161
Заключение
Представленное учебное пособие составлено на основе государственного стандарта и отвечает тем требованиям, с какой степенью детализации следует освоить эту дисциплину. Прежде всего, полученные знания должны быть достаточными для того, чтобы правильно понять технические возможности автомобиля с целью совершенствования тягово-скоростных и топливноэкономических свойств в условиях эксплуатации.
При проектировании двигателей внутреннего сгорания следует учитывать, что уже сейчас многие заводы-изготовители переходят на современную технологию с использованием средств вычислительной техники, оснащения двигателей электронной системой впрыска топлива, управления газораспределения, охлаждения, степенью сжатия, управления оптимальными режимами движения и торможения. В дальнейшем развитии механизации и автоматизации производства двигателей эти тенденции будут углубляться. Этим предопределяются высокие требования к изучению конструкции и выполнению точных расчетов двигателей.
Вторая особенность изучения этой дисциплины заключается в том, что автомобилестроение представляет собой весьма динамичную систему и при изложении этого материала необходимо знать те проблемы, которые стоят в будущем перед проектировщиком.
Особого внимания заслуживают вопросы правильного и последовательного выполнения теплового и динамического расчетов, которые изложены в данном учебном пособии достаточно полно, даны сравнительные результаты расчета различных двигателей, приведены схемы механизмов, справочный материал для проектирования. Более полно эти вопросы освещаются в специальной литературе.
На основе представленного материала можно перейти к оптимальному проектированию. В этой области ведутся исследования по алгоритмам оптимизации и имеется опыт работы кафедры «Основы проектирования машин» Ульяновского госуниверситета по теории нелинейного прграммирования, которая в будущем приведет к численным методам оптимизации.
Авторы надеются, что данное учебное пособие поможет студентам, инже- нерам-конструкторам в улучшении свойств двигателей для автотранспортных средств.
162
Приложение 1
Основные данные карбюраторных четырехтактных двигателей
Параметры |
МеМЗ |
УМЗ- |
ГАЗ- |
ВАЗ- |
ГАЗ- |
|
-968 |
451 |
52-04 |
2103 |
24-01 |
Номинальная мощность Ne, кВт (л. с.) |
29,4 |
52,8 |
55,0 |
56,5 |
62,3 |
|
(40) |
(72) |
(75) |
(77) |
(85) |
Частота вращения коленчатого вала |
4200- |
4000 |
2600 |
5600 |
4500 |
при номинальной мощности nN, |
4400 |
|
|
|
|
мин−1 |
4 -V |
|
|
|
|
Число и расположение цилиндров |
4 - Р |
6 - Р |
4 - Р |
4 - Р |
|
Степень сжатия ε |
7,2 |
6,7 |
6,7 |
8,5 |
6,7 |
Отношение хода поршня к диаметру |
0868 |
1 |
1,341 |
1,053 |
1 |
цилиндра S/D |
76 |
|
|
|
|
Диаметр цилиндра D, мм |
92 |
82 |
76 |
92 |
|
Ход поршня S, мм |
66 |
92 |
110 |
80 |
92 |
Рабочий объем цилиндра двигателя |
1,197 |
2,445 |
3,484 |
1,451 |
2,445 |
Vл, дм3/л |
24,6 |
|
|
|
|
Удельная мощность на 1 дм2 Nл,, |
21,6 |
15,8 |
38,9 |
25,5 |
|
кВт/дм3 ,(л. с./л) |
(33,4) |
(29,4) |
(21,5) |
(53,1) |
(34,8) |
Скорость поршня υп.ср. при nN, м/с |
9,24 - |
12,27 |
9,53 |
14,93 |
13,80 |
|
9,68 |
|
|
|
|
Максимальный крутящий момент |
74,6 |
166,8 |
206,0 |
105,9 |
171,7 |
Memax , Н· м (кГ· м) |
(7,6) |
(17,0) |
(21,0) |
(10,8) |
(17,5) |
Частота вращения коленчатого вала |
2700 – |
2000 |
1400- |
3500 |
2200- |
при максимальном крутящем момен- |
2900 |
|
1600 |
|
2400 |
те nм, об/мин |
0,67 – |
|
|
|
|
Среднее эффективное давление при |
0,65 |
0,73 |
0,83 |
068 |
|
номинальной мощности Рe, МПа |
0,70 |
(6,6) |
(7,4) |
(8,5) |
(6,9) |
(Н/см2) |
(6,8 – |
||||
|
7,1) |
|
|
|
|
Среднее эффективное давление при |
0,78 |
0,86 |
0,74 |
0,92 |
0,88 |
максимальном крутящем моменте |
(8,0) |
(8,8) |
(7,5) |
(9,4) |
(9,0) |
РeM, МПа (Н/см2) |
333 |
|
|
|
|
Минимальный удельный расход топ- |
341 |
341 |
307 |
307 |
|
лива gemin, г/кВт · ч (г/л.с. · ч) |
(245) |
(250) |
(250) |
(225) |
(225) |
Расположение клапанов |
верхнее |
ниж- |
верхнее |
||
|
Воз- |
|
нее |
|
|
|
|
|
|
|
|
Охлаждение |
душ- |
|
жидкостное |
|
|
|
ное |
|
|
|
|
163
Приложение 2
164
165
Библиографический список
1.Автомобильные двигатели / Аргангельский В.М., Вихерт М.М., Войнов А.Н. и др. Под ред. Проф. Ховаха М.С.- М: Машиностроение, 1977. – 591 с.
2.Артамонов М.Д., Марин М.М. Основы теории конструирования автотракторных двигателей. Ч. 1. Теория автомобильных и тракторных двигателей. Учебник для вузов. – М: Высшая школа, 1973. – 206 с.
3.Белов П.М., Бурячко В.Р. Двигатели армейских машин. Часть первая. Теория.- М:
Воениздат,1971. –512 с.
4.Белов П.М., Бурячко В.Р. Двигатели армейских машин. Часть вторая. Конструкция и расчет.- М: Воениздат,1971. – 512 с.
5.Болтинский В.Н. Теория. Конструкция и расчет тракторных и автомобильных двигателей.- М.: Сельхозиздат, 1962. – 391 с.
6.Ваншейд В.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания. –Л.:Судостроение, 1977.–391 с. 7.Вихерт М.М., Доброгаев Р.П. и др. Конструкция и расчет автотракторных двигателей./ Под ред. Проф. Степанова Ю.А.- М.: Машиностроение, 1964. – 552 с.
8.Гаврилов А.К. Системы жидкостного охлаждения автотракторных двигателей. - М.: Машиностроение, 1966. – 240 с.
9.Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей. 4- е издание/ Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова.- М.: Машиностроение, 1983. –372 с. 10.Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. 4-е издание/ Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова.- М.: Машиностроение, 1984. – 384 с.
11.Двигатели внутреннего сгорания. Системы поршневых и комбинированных двигателей. 4-е издание./ Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова.- М: Машиностроение, 1985. –465 с. 12.Дизели. Справочное пособие конструктора./ Под ред. проф. Ваншейдта В.А. и др.- Л.: Машиностроение 1977. – 480 с.
13.Дмитриев В.А. Детали машин.- Л.: Судостроение, 1970. – 792 с.
14.Дьяченко Н.Х., Костин А.К. и др. Теория двигателей внутреннего сгорания./ Под ред. Н.Х.Дьяченко.- Л.: Машиностроение, 1974. – 551 с.
15.Дьяченко Н.Х.,Харитонов Б.А. Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания./ Под ред. проф. Дьяченко Н.Х. –Л.: Машиностроение, 1979. – 332 с.
16.Железко Б.Е. и др. Расчет и конструирование автомобильных и тракторных двигателей: Учебное пособие для вузов.- М.: Машиностроение, 1987.– 247 с.
17.Колчин А.И., Демидов А.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей.- М.:
Высш. школа, 1980. – 400 с.
18.Луканин В.Н., Морозов К.А. и др. Двигатели внутреннего сгорания Кн. 1. Теория рабочих процессов./ Под ред. проф. Луканина В.Н.- М.: Высш. школа, 1995. – 368 с. 19.Луканин В.Н., Морозов К.А. и др. Двигатели внутреннего сгорания Кн. 2. Динамика и конструирование./ Под ред. проф. Луканина В.Н.- М.: Высш. школа, 1995. – 319 с. 20.Мамедова М.Д., Васильев Ю.Н. Транспортные двигатели на газе.- М.: Машинострое-
ние, 1994. – 224 с.
21.Микутенок Ю.А. и др. Смазочные системы дизелей.- Л: Машиностроение, 1986. –125 с. 22.Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей.- М.: Ко-
лос, 1992. – 414 с.
23.Попык К.Г. Динамика автомобильных и тракторных двигателей.- М: Машиностроение, 1970. – 328 с.
24.Танатар Д.Б. Компоновка и расчёт быстроходных двигателей. – М: Морскрй транспорт, 1952. – 368 с.
166
Оглавление |
|
|
ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . . . |
3 |
1.ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМОГО |
|
|
ДВИГАТЕЛЯ |
|
|
1.1.Общие сведения . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . . |
4 |
1.2. Методика проведения теплового расчета . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . . |
5 |
2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ |
|
|
2.1. Процесс наполнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . . |
9 |
2.2. Процесс сжатия . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . |
. .. .. . .. .. . . . . . . . . |
12 |
2.3. Процесс сгорания . . . . . ... . ... . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . . |
14 |
2.4. Процесс расширения и выпуска . . . . . ... . . . ... . . . |
. . . . . . . . . . . . . . .. |
19 |
2.5. Индикаторные показатели цикла .. . . . . . . . . . . . . |
. . . . . .. . . . . . . . . . |
22 |
2.6. Эффективные показатели двигателя . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . . . |
23 |
2.7. Основные размеры цилиндра двигателя . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . . |
15 |
2.8. Показатели напряженности двигателя . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . |
26 |
2.9. Построение индикаторной диаграммы . . . . . . . . . . |
. . . .. . . . . . . . . . . |
27 |
2.10. Тепловой баланс двигателя . . . . . . . . . . . . . . . ... . |
. . . . . . . . .. . . . . . . |
30 |
3.ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ |
|
|
3.1. Кинематика кривошипно-шатунного механизма . |
. .. . . . .. . . . . . . . |
32 |
3.2. Кинематика шатуна . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . .. . |
38 |
3.3. Динамика кривошипно-шатунного механизма . . |
. . .. .. . . . . . . . . . . |
39 |
3.4. Неравномерность хода двигателя и расчет маховика . . . . .. . . . . . . |
59 |
|
4. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ |
|
|
4.1. Предпосылки к расчету и расчетные режимы . . . . |
. . . . . .. . . . . . . |
64 |
4.2. Критерии прочности при расчете двигателей . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . |
66 |
4.3. Блок-картер . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . |
69 |
4.4. Расчет деталей поршневой группы . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . |
79 |
4.5. Расчет поршневого кольца . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . |
88 |
5. РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ ШАТУННОЙ ГРУППЫ |
|
|
5.1. Расчет шатуна . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . . . . .. . . . . . |
. . . . . . . . . .. . .. . . . |
91 |
5.2. Расчет на прочность элементов шатуна . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . |
92 |
5.2.1. Расчет поршневой головки . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . |
93 |
5.3. Напряжение от сжимающей силы . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . |
95 |
5.4. Расчет стержня шатуна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . |
98 |
5.5. Расче крышки кривошипной головки шатуна . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . . |
100 |
5.6. Расчет шатунных болтов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . ... . ... |
102 |
5.7. Коленчатый вал . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . . |
104 |
5.7.1. Расчет коренных шеек . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . |
106 |
5.7.2. Расчет шатунных шеек . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . .. . . . . . . . . . |
108 |
5.7.3. Расчет щеки коленчатого вала . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . |
113 |
6.РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ |
|
|
167 |
|
6.1. Проверка пропускной способности клапана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
115 |
6.2. Кинематика и динамика клапанного механизма газораспределения. |
117 |
6.3. Динамика клапанного механизма газораспределения . . . . . . . . . . . . |
123 |
6.4. Расчет клапанных пружин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . |
125 |
6.5. Определение размеров пружины клапана . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . |
129 |
6.6. Расчет распределительного вала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
131 |
6.7. Расчет толкателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
136 |
6.8. Расчет штанги . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
139 |
6.9. Расчет коромысла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
140 |
7. СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ |
|
7.1. Расчет радиатора . .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
142 |
7.2. Расчет жидкостного насоса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
144 |
7.3. Расче вентилятора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
147 |
8.РАСЧЕТ СМАЗОЧНОЙ И ПУСКОВОЙ СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЯ |
|
8.1. Расчет смазочной системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . |
149 |
8.2. Расчет масляного насоса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . |
150 |
8.3. Расчет масляного радиатора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
151 |
8.4. Расчет подшипника скольжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
153 |
8.5. Расчет системы пуска . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . |
159 |
Заключение . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
161 |
Приложение 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. |
162 |
Приложение 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
163 |
Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
165 |
168
Учебное издание
Зейнетдинов Рахимулла Арифулович Дьяков Иван Фёдорович
Ярыгин Сергей Владимирович
Проектированию автотракторных двигателей. Учебное пособие
Редактор В.П. Родин
Подписано в печать 30.11.2003 Печать трафаретная. Формат 60х84/16. Бумага писчая. Усл. п.л. 9,765 Уч. –изд. л. 10,41
Тираж 200 экз. Заказ
Ульяновский государственный технический университет, 432027, Ульяновск, ул. Северный Венец, д. 32.
Типография УлГТУ, 432027, Ульяновск, ул. Северный Венец, д. 32