Расчет карбюраторного V-образного четырехцилиндрового двигателя на шасси автомобиля ЗАЗ-968М (стр. 1 из 11)

Министерство образования

Российской Федерации

Вологодский государственный

технический университет

Факультет: ФПМ

Кафедра: А и АХ

Дисциплина: АД

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Тема: расчет карбюраторного V-образного четырехцилиндрового двигателя

на шасси автомобиля ЗАЗ-968М

(N_e=60 л.с. (44,1 кВт), n=4500 мин^-1, e=7,5, воздушное охлаждение)

Выполнил: Дроздов Д. В.

Группа: МАХ-41

Принял: к.т.н. Яковицкий А. А.

Вологда, 2001 г.

Содержание

Введение

Задание на курсовой проект

1. Тепловой расчет

2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

3. Сравнение параметров проектируемого двигателя и прототипа

4. Расчет кинематики и динамики двигателя

4.1. Кинематический расчет

4.2. Динамический расчет

5. Анализ компьютерного расчета на ЭВМ

6. Уравновешивание двигателя

7. Расчет основных деталей двигателя

8. Спец. разработка ( система охлаждения)

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

На наземном транспорте наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства.

В настоящее время особое внимание уделяется уменьшению токсичности выбрасываемых в атмосферу вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателей.

Специфика технологии производства двигателей и повышение требований к качеству двигателей при возрастающем объеме их производства, обусловили необходимость создания предполагаемые показатели цикла, мощность и экономичность, а также давление газов, действующих в надпоршневом пространстве цилиндра, в зависимости от угла поворота коленчатого вала. По данным расчета можно установить основные размеры двигателя (диаметр цилиндра и ход поршня) 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.

Рассмотрение отдельных процессов в двигателях и их расчет позволяют определить и проверить на прочность его основные детали.

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По заданным параметрам двигателя произвести тепловой расчет, по результатам расчета построить индикаторную диаграмму, определить основные параметры поршня и кривошипа. Разобрать динамику кривошипно-шатунного механизма. Построить график средних крутящих моментов.

Параметры двигателя:

Номинальная мощность, л.с. (кВт)	Число цилиндров, i	Расположение цилиндров	Тип двигателя	Частота вращения коленвала, об/мин-1	Степень сжатия
60 (44,1)	4	V-образное	карбюраторный	4500	7,5

1.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ [1, с.72-94]

1.1. Выбор исходных данных

1.1.1. Топливо

Степень сжатия проектируемого двигателя e =7,5. В качестве топлива выбираем бензин марки А-76.

Элементарный состав топлива: С+Н+О=1

где C=0,855; H=0,145; О=0.

Молекулярная масса топлива: М_T=115 кг/кмоль.

Низшая теплота сгорания топлива:

Н_u=33,91C+125,60H-10,89(O-S)-2,51(9H+W);

Н_u=33,91*0,855+125,60*0,145-2,51(9*0,145)=43930 кДж/кг.

1.1.2. Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива:

кг возд./кг топл.

кмоль возд./кг топл.

Коэффициент избытка воздуха α принимаем равным 0,96 для получения оптимального соотношения экономичности и мощности проектируемого двигателя.

Количество горючей смеси: М₁ = aL_o+1/ m_т = 0,96*0,516+1/115= 0,5050 кмоль.

При неполном сгорании топлива ( a<1 ) продукты сгорания представляют собой смесь окиси углерода (СО), углекислого газа (СО₂) , водяного пара (Н₂О), свободного водорода (Н₂) , и азота (N₂) . Количество отдельных составляющих продуктов сгорания и их сумма при К=0,5 (К-постоянная зависящая от отношения количества водорода к окиси углерода, содержащихся в продуктах сгорания):

М_СО =2*[(1-a)/(1+K)]*0,208*L_o;

М_СО =2*[(1-0,96)/(1+0,5)]*0,208*0,517=0,0057 кмоль/кг топл.

М_СО

=С/12-2*[(1-a)/(1+K)]*0,208*L_o;

М_СО

=0,855/12-2*[(1-0,96)/(1+0,5)]*0,208*0,517=0,0655 кмоль/кг топл.

М_Н

=2*К*[(1-a)/(1+K)]*0,208*L_o;

М_Н

=2*0,47*[(1-0,96)/(1+0,5)]*0,208*0,517=0,0029 кмоль/кг топл.

М_Н

О=Н/2-2*К*[(1-a)/(1+K)] *0,208*L_o;

М_Н

О=0,145/2-2*0,47*[(1-0,96)/(1+0,5)]*0,208*0,517=0,0696 кмоль/кг топл.

М_N

=0,792*aL_o;

М_N

=0,792*0,96*0,517=0,393 кмоль/кг топл.

Суммарное количество продуктов сгорания:

М₂ =М_СО+М_СО

+МН

+ МН

О + МN

;

М₂ =0,0073+0,063+0,0034+0,069+0,388=0,5367 кмоль/кг топл.

Проверка:

М₂ =С/12+Н/2+0,792*a*L_o;

М₂=0,855/12+0,145/2+0,792*0,96*0,517=0,5367 кмоль/кг топл.

1.1.3. Параметры окружающей среды и остаточных газов

Атмосферное давление и температура окружающей среды: p_o=0,101 МПа; T_o=293 К. Температуру остаточных газов принимаем на основании опытных данных [1,с.43]:

Т_r =1040 К; p_r =1,16*p_o =1,16*0,101=0,11716 МПа.

Давление остаточных газов Р_r можно получить на номинальном режиме:

Р_rN=1,18*Р₀=0,118 Мпа

А_р=(Р_rN - Р₀*1,035) *10⁸/(n_N²*Р₀)=0,716

Находим давление остаточных газов Р_r:

Р_r= Р₀* (1.035+ Ар*10^-8*n²)

Р_r=0,101* (1,035+0,716*10^-8*4500²)=0,118 МПа

1.2. Процесс впуска

Температуру подогрева свежего заряда принимаем на основании опытных данных [1,с.44]: DТ=8⁰ C.

Плотность заряда на впуске: ρ_о= р₀ *10⁶ /(R_В*T_О) =0,101*10⁶/(287*293) =1,189 кг/м³,

где р₀ =0,101 МПа; Т₀ =293 К; R_В - удельная газовая постоянная равная 287 Дж/(кг* град).

Давление заряда в конце наполнения Р_а принимаем на основании рекомендаций [1,с.44] в зависимости от средней скорости поршня С_п=S*n/30, где S - ход поршня, n-заданная частота вращения коленвала двигателя: С_п =0,092 *4500/30=9,51 м/с.

Принимаем р_а=0,0909 МПа.

Коэффициент остаточных газов:

γ_r=

,

где j_оч - коэффициент очистки; j_доз -коэффициент дозарядки (без учета продувки и

дозарядки j_оч=1; j_доз=0,95).

γ_r=

=0,07.

Температура заряда в конце впуска:

Т_а =(T_o +DТ + γ_r*Т_r)/(1+ γ_r);

Т_а =(293+8+0,07*1040)/(1+0,07)= 349,3 К.

Коэффициент наполнения:

;

=0,73.

1.3. Процесс сжатия

Средние показатели адиабаты сжатия при работе двигателя на номинальном режиме определяем по номограмме [1,с.48] при e =7,5 и Т_а =349,3 К: k₁=1,3775; средний показатель политропы сжатия принимаем несколько меньше k₁ : n₁= k₁-0,02=1,3575.

Давление в конце сжатия:

р_с = р_а* e ^{n 1};

р_с =0,085*7,5^1,3575 = 1,31 МПа.

Температура в конце сжатия:

Т_с = Т_а*e^{( n 1-1)} ;

Т_с =349,3*7,5^(1,3575-1) =717,85 К.

t_c=Т_с –273;

t_c=717,85-273=444,85 ⁰C.

Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:

свежей смеси:

(mC

) =20,6+2,638*10^-3*t_c=20,6+2,638*10^-3*444,85=21,77 кДж/(моль* град) ;

остаточных газов: