Динамический расчет КШМ двигателя ВАЗ 21099

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 02 Ноября 2013 в 14:21, курсовая работа

Краткое описание

В моём курсовом проекте проектируется автомобильный двигатель ВАЗ 21099, на жидком топливе (бензине АИ-92). Поршневой, рядный, с внешним смесеобразованием, инжекторный, четырёхтактный, жидкостного охлаждения.
При построении ВДД необходимо изменить знаки действующих удельных сил на противоположные для получения реальной картины нагружения рабочей поверхности шатунной шейки. Каждой паре значений удельных сил должна соответствовать одна точка, возле которой необходимо нанести соответствующее значение угла ПКВ. После нанесения всех точек в координатной системе их соединяют в порядке возрастания угла ПКВ, в результате чего должна получиться плавная замкнутая кривая.

Содержание

Перечень графических материалов
Лист 1. График функций
Лист 2. Векторная диаграмма давлений на шатунную шейку ВАЗ 21099
Лист 3. Векторная диаграмма давлений на коренную шейку ВАЗ 21099

Лист 4. Поперечный разрез двигателя ВАЗ 21099

Скачать полностью (575.44 Кб) Сколько стоит заказать работу?

Прикрепленные файлы: 1 файл

Моя ПЗ по двигателям.doc

— 2.49 Мб (Скачать документ)

министерство образования и науки РФ

Санкт-Петербургский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

Автомобильно-транспортный факультет

Кафедра наземных транспортно-технологических машин

Пояснительная записка к курсовому проекту

ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КШМ

ДВИГАТЕЛЯ ВАЗ 21099

КП 049.07.000 ПЗ

Курсовой проект выполнил студент группы АХ-3 Иванов Р.В

Курсовой проект защищен с оценкой:

Руководитель курсового проекта Федотов В.Н

2012

Содержание

Перечень графических материалов

Лист 1. График функций

Лист 2. Векторная диаграмма давлений на шатунную шейку ВАЗ 21099

Лист 3. Векторная диаграмма давлений на коренную шейку ВАЗ 21099

Лист 4. Поперечный разрез двигателя ВАЗ 21099

1.Введение

В моём курсовом проекте проектируется автомобильный двигатель

ВАЗ 21099, на жидком топливе (бензине АИ-92). Поршневой, рядный, с внешним смесеобразованием, инжекторный, четырёхтактный, жидкостного охлаждения.

Рис. 1. Кривошипно-шатунный механизм ВАЗ 21099:

1 – цилиндр; 2 – герметизирующая прокладка; 3 – головка блока цилиндров; 4 – поршень; 5 – компрессионные поршневые кольца; 6 – маслосъёмное кольцо; 7 – поршневой палец;8 – шатун; 9 – шатунный подшипник коленчатого вала; 10 – коренной подшипник коленчатого вала; 11 – рубашка охлаждения; 12 – свеча зажигания; ВМТ и НМТ – верхняя и нижняя мёртвые точки; r – радиус кривошипа; V_c - рабочий объём цилиндра, V_р – рабочий объем.

2.Расчет цикла автомобильного двигателя

Таблица 1

Технические характеристики проектируемого автомобильного двигателя

Наименование характеристики	Обозначение	Значение для двигателя ВАЗ 21099
Номинальная мощности, кВт	N_e	50,8
Номинальная частота вращение КВ, 1/мин	n	5600
Рабочий объем цилиндров двигателя, см³	V_s·i	1500
Степень сжатия	ε	9,9
Максимальный крутящий момент, Н·м	M_max	106,4
Частота вращения КВ, 1/мин, при М_max	n_Mmax	3500
Диаметр цилиндра, мм	D	82
Ход поршня, мм	S	71
Количество цилиндров	i	4

Таблица 2

Значения параметров, задаваемых для выполнения расчета на основании конструктивных особенностей проектируемого двигателя (количества и расположения цилиндров, частоты вращения КВ, способа смесеобразования и т.д.)

Наименование параметра	Обозначение	Значение для бензинового двигателя
Температура окружающей среды, К	T_o	293
Давление окружающей среды, МПа	p_o	0,1
Давление наддува, МПа	p_k	__
Температура надувочного воздуха, К	T_k	__
Давление газов в цилиндре в начале сжатия, МПа	p_a	0,085
Коэффициент избытка воздуха	α	0,95
Показатель политропы сжатия	n₁	1,36
Показатель политропы расширения	n₂	1,28
Механический КПД	η_m	0,75
Подогрев свежего заряда от стенок цилиндра	∆T	20
Коэффициент активного тепловыделения	ξ_z	0,90
Максимальное давление сгорания, МПа	p_z	__
Температура газов на выпуске из цилиндра, К	T_r	1050
Давление газов на выпуске из цилиндра, МПа	p_r	0,12
Коэффициент, учитывающий неодинаковость теплоемкостей свежего заряда и продуктов сгорания	ψ	1,13
Элементарный состав топлива, кг/кг топлива	С	0,855
	Н	0,145
	О	__
Низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг	Q_н	44000

Таблица 3

Последовательность выполнения расчета

Наименование величины и расчетная формула	Значение параметров для дизельного двигателя	Значение величины для дизельного двигателя
Термохимический расчет
Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, кг
l₀= (C + 8 H)	(0,855 + 8^.0,145)	14,96
Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, кмоль
L₀= ()	()	0,512
Количество свежего заряда, поступившего в цилиндр к началу сжатия, кмоль/кг топлива
M_з= α^.L₀	M_з= 0,95 ·0,512	0,486
Количество продуктов полного сгорания, кмоль/кг
M_r=		0,523
Расчет показателей качества очистки наполнения цилиндра и показателей процесса сжатия
Коэффициент остаточных газов
=		0,050
Температура газов в цилиндре в начале сжатия, К
T_a=		355
Коэффициент наполнения
=		0,743
Давление в конце сжатия, МПа, p_c= p_a εⁿ¹	0,085 ^.9,9^1,36	1,92
Температура в конце сжатия, К, T_c= T_a ε^n1-1	355 ·9,9^1,36-1	810 (537 )
Термодинамический расчет процесса сгорания
Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочего тела в точке z
β_z=		1,058
Средняя мольная теплоемкость рабочего тела в конце процесса сжатия, кДж/(кмоль ^oС)
μC_Vc=20,6+0,002638t_c	20,6+0,002638·537	22,02
Для определения средней теплоемкости продуктов сгорания зададим значение t_z, ^oC		2572(2845 К)
Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания μC_Vc , кДж/(кмоль^.), по таблице 8 из [2] при t_z=2483		34,041

Методом последовательных приближений решаем уравнение сгорания
При t_z=2483 получаем			89426 ≈89425
Степень повышения давления =			3,6
Максимальное давление сгорания p_z=^. p_c	3,6^.1,92		6,91
Расчет процесса расширения
Степень предварительного расширения ρ= β_zT_z/ λT_c		__	1
Степень последующего расширения δ=			9,9
Давление в конце процесса расширения, МПа
P_b=			0,37
Температура в конце процесса расширения,К
T_b=			1450
Расчетная температура газов на выпуске из цилиндра, К
T_r1=			996
Оценка погрешности предварительного задания температуры
∆ =			5,42
Расчет индикаторных и эффективных показателей
Расчетное среднее индикаторное давление, МПа: p'_mip=
			0,98
Расчетное среднее эффективное давления, МПа
p_mer=p'_mipi ^. η_m^. u		0,98·0,75^.0,98	0,72
Действительное среднее эффективное давление, МПа
P_me=			0,73
Действительное среднее индикаторное давление, МПа
P_mi=			0,97
Погрешность расчета среднего эффективного давления, %
∆=			1,39
Плотность свежего заряда на впуске в цилиндр, кг/м³
ρ_з=			1,193
Индикаторный КПД η_i=			0,353
Эффективный КПД η_e= η_iη_m		0,353·0,75	0,265
Индикаторная мощность, кВт N_i=N_e/ η_m			67,7
Удельный индикаторный расход топлива
B_i=3600/η_iQ_н			0,232
Удельный эффективный расход топлива, кг/(кВтч)
b_e=b_i/η_m			0,309
Расход топлива двигателем при номинальной мощности, кг/ч
B=b_eN_e		0,309·50,8	15,70
Расчет коэффициента приспособляемости и скоростного коэффициента
Номинальный крутящий момент, Нм M_e=30N_e·10³/πn			87
Коэффициент приспособляемости k=M_max/M_e			1,223
Скоростной коэффициент k_c=n_Mmax/n			0,625

3.Построение динамически эквивалентной модели КШМ

1. Приведение масс деталей поршневой группы:

Конструктивная масса поршневой группы:

; (стр. 166 [1])

масса поршневой группы (массы собственно поршня, поршневых колец, поршневого пальца и заглушки):

где F_n – площадь поршня

Конструктивная масса шатуна:

; (стр. 166 [1])

Масса шатуна:

Масса шатуна, приведенная к оси шейки коленчатого вала:

(стр. 164 [1])

Масса шатуна, приведенная к оси поршневого пальца

(стр. 164 [1])

Масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов (для литого чугунного вала принята )

Масса кривошипа:

Масса, приведенная к оси шатунной шейки:

Масса, приведенная к оси поршневого пальца

Рис.2. Cхема действия сил в КШМ одноцилиндрового двигателя

4.Кинематический расчет КШМ

Задача кинематического расчета – нахождение перемещений, скоростей и ускорений в зависимости от угла поворота коленчатого вала. На основе кинематического расчета проводятся динамический расчет и уравновешивание двигателя.

В целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и нормальных сил отношение радиуса кривошипа к длине шатуна предварительно было принято. При этих условиях:

принимаем.

Зная длину шатуна, определяем длину от оси верхней головки шатуна до центра тяжести:

принимаем .

4.1 Перемещение поршня

_{Выражение
для пути, пройденного
поршнем при повороте
кривошипа КВ на произвольный
угол}_{, можно записать в виде:}

_¹

с шагом 15°.

Угловая скорость вращения коленчатого вала

4.2 Скорость поршня

Выражение для скорости поршня можно записать в следующем виде:

(стр. 157 [1])

Информация о работе Динамический расчет КШМ двигателя ВАЗ 21099