Расчет рабочего цикла ДВС, расчет основных деталей на прочность, компоновка двигателя

 

	,кВт	,Нм	г/(кВтч)	,кг/ч
350	32,88	897,45	286,02	9,40
550	58,90	1023,24	263,29	15,51
750	88,50	1127,39	244,29	21,62
950	120,30	1209,90	229,04	27,55
1150	152,96	1270,77	217,52	33,27
1350	185,10	1310,00	209,74	38,82
1550	215,38	1327,58	205,70	44,30
1750	242,43	1323,52	205,39	49,79
1950	264,89	1297,82	208,83	55,32
2150	281,40	1250,48	216,00	60,78

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5  Оценка надежности проектируемого двигателя

 

 

При проектировании двигателя ориентировочная  оценка надежности двигателя может  быть осуществлена определением следующих  критериев:

- критерий Б.Я. Гинцбурга

 

                                                                                               (5.1)

 

где – номинальная мощность, кВт;

      – число цилиндров;

  – диаметр цилиндра, см;

 

                            

 

У современных, достаточно надежных работающих автомобильных  двигателей, значение указанного критерия находятся в следующих пределах: =1,5…2,8 кВт/см.

Поскольку у рассчитываемого  двигателя  не выходит за границы интервала, то ориентировочно можно считать двигатель надежным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6  Подбор автотранспортного средства к двигателю

 

Подбор  автотранспортного  средства  к  проектируемому   двигателю включают определение  типа АТС, полной массы .

Тип АТС выбирается по номинальной мощности двигателя:

Так как  80 кВт – грузовой автомобиль.

Для ориентировочной  оценки полной массы АТС  в кг пользуются ста-тическими данными  по удельным мощностям двигателя  по формуле:

 

                                                                                                      (6.1)

 

где – максимальная (номинальная) мощность двигателя, кВт;

      - удельная мощность двигателя, кВт/кг.

    для грузовых - ;

 

                                  .

 

Связь между максимальной мощностью двигателя и максимальной скоростью АТС выражается следующей  формулой, полученной из уравнения баланса сил, действующих на движущиеся по прямой поверхности АТС:

 

                                   

                                          (6.2)

 

где - максимальная скорость АТС, м/с;

- коэффициент суммарного сопротивления дороги (асфальтобетонное покрытие); для грузового автомобиля рассчитывается по формуле:

 

 

- масса АТС, кг;

- кпд трансмиссии; принимаем =0,85;

- коэффициент обтекаемости,Н∙с²/м⁴; для грузового автомобиля принимаем =0,6 Н∙с²/м⁴;

       F – лобовая площадь АТС, м²; для грузового автомобиля принимаем      F=6 м²;

Для определения  выбирается несколько значений скорости Va, для которых рассчитываются соответствующие мощности N. Точка пересечения графика N=f(Va) c прямой N’=Ne в соответствии с рисунком 6.1 даст искомое значение скорости V_amax.

Максимальная скорость V_amax’ в км/ч определяется по формуле:

 

Искомое значение скорости по графику составляет = 40,5 м/с

Тогда максимальная скорость в км/ч составляет:

 

 км/ч

 

Рисунок 6.1 - Графическое определение максимальной скорости V_amax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 7 Порядок компоновки двигателя

 

 

      Компоновка является первым этапом разработки конструкции двигателя. Уточнение и детализацию компоновки двигателя производят на последующих этапах проектирования.

В процессе компоновки получают наиболее рациональный вариант отно-сительно расположения механизмов, агрегатов и отдельных деталей двигателя с  одновременной увязкой их основных размеров.

 Из всех агрегатов  автомобиля двигатель является  наиболее крупным ме-ханизмом. Конструктор  стремится сделать его наиболее  компактным, исходя из условия размещения на автомобиле. V- образные двигатели нашли широкое применение на грузовых автомобилях. Именно на таких машинах наиболее полно проявляются их преимущества: малые массы и габариты(компактность); повышенный срок службы,  обусловленный высокой жесткостью корпусных деталей коленчатого и кулачкового валов.

Наиболее рациональной компоновочной схемой будет та, которая  обес-печит достижение наилучшего сочетания укрупненных технико-экономичес-ких показателей проектируемого двигателя.

Работа начинается с разметки кривошипно- шатунного механизма на по-перечном разрезе.  Разметка КШМ рядного двигателя и V- образного выпол-няется по разному.

При компоновке рядных двигателей наносится вертикальная ось цилин-дра X-X и на ней отмечается точка О- центр кривошипа. Через эту точку про-ходит горизонтальная ось Y-Y. Проводится окружность с центром в точке О радиусом R- траектория движения центра шатунной шейки. На этой окружнос-ти в произвольном месте отмечается точка В,  которая соответствует положе-нию центра шатунной шейки при данном угле поворота кривошипа. Отложив из точки В до пересечения с осью X-X отрезок, равный длине шатуна находят положение оси поршневого пальца (точка А). Наносят на чертеже стенки  ци-линдра проводят две линии, параллельные оси X-X и отстоящие от нее на рас-стоянии D/2. Получив исходную разметку, приступают к компоновке деталей кривошипно- шатунного механизма.

 Компоновку   поршневой   группы  начинают  с   определения   высоты поршня. Затем находят  расстояние на верхней кромки поршня до оси пальца. Далее с учетом размещения предварительно  выбранного числа колец прорисо-вывают     элементы   поршневой   группы   по   размерам,   определенным   по     таблице 7.1

                                                         

      Таблица 7.1 Размеры элементов поршневой группы

 

Элементы поршневой  группы	Формула	Пределы	Значения
Высота поршня		122…..207,4	140
1	2	3	4
1	2	3	4
Расстояние от верхней  кромки поршня до оси пальца		73,2……122	87
Толщина  днища поршня		14,67….24,4	17
Высота юбки поршня		73,2…134,2	80
Диаметр бобышки		36,6…..61	56
Расстояние между торцами  бобышек b		36,6…..61	45
Толщина стенки юбки поршня			3
Толщина стенки головки  поршня S		6,1….12,2	14
Расстояние до первой поршневой  канавки  e		13,42….24,4	18
Толщина первой кольцевой  перемычки		4,88….8,54	7,3
Радиальная толщина  кольца  t		4,88….6,1	5,5
Высота кольца  a		3…5	5
Радиальный зазор кольца в канавке поршня		0,7….1,1	0,8
Внутренний диаметр  поршня			81,4
Диаметр масляного канала		1,5…..2,5	2
Наружный диаметр пальца		36,6….45,36	37
Внутренний  диаметр  пальца		18,5….25,9	20
Длина пальца		97,6….109,8	100
Длина втулки шатуна		40,26….54,9	42

 

Компоновку цилиндра выполняют следующим образом. При  положении поршня в ВМТ  его  днище  обычно  находится  на  уровне верхней кромки ци-линдра, т.е. верхний выбег поршня  . В большинстве двигателей длина цилиндра такова, что при положении поршня в НМТ кромка его юбки выходит из цилиндра. Нижний выбег достигает 15…30 мм. При размещении на юб-ке маслосъемных колец выбираются таким, чтобы кольца не выходили из ци-линдра. Зазор между торцем верхней головки шатуна и торцем бобышки поршня обычно составляет 1,5..2,5 мм.

  Основные размеры  шатуна определяется по соотношениям, представ-ленными в таблице 7.2

                                                                                                        

Таблица 7.2   Размеры элементов шатуна

 

Элементы шатуна	Формула	Пределы	Значения
Внутренний диаметр  поршневой головки d -без втулки -с втулкой		37 40,7….46,25	37 43
Наружный диаметр головки		48,1….62,9	62
Минимальная радиальная толщина стенки головки		5,92…10	9
Радиальная толщина  стенки втулки		2,59…3,145	3
Диаметр шатунной шейки		78…91,5	78
Толщина стенки вкладыша		2,34....3,9	3
Расстояние между шатунными  болтами		101,4…136,5	104
Длина кривошипной головки		35,1....74,1	39
Размеры среднего сечения  В-В шатуна                              -                             -                              -                              -		31….34,1 38,4…44,8 23,1….31,5 4,0….7,5	32 41,6 25,2 7,5