5.3.1 Поршневая головка
Минимальная частота вращения коленчатого вала холостого хода в мин-1:
; .
Максимальная угловая скорость вращения коленчатого вала при холостом ходе в рад/с:
Рисунок 5.3 – Схема шатунной группы
Разрывающая сила инерции в Н при :
;
где ― масса поршневого комплекта, кг,
― масса верхней части головки шатуна, кг
Площадь в мм2 опасного сечения верхней головки шатуна:
Напряжение разрыва а МПа:
Из условия обеспечения достаточной жесткости поршневой головки напряжение разрыва не превышает максимальных значений (20…50)МПа.
5.3.2 Кривошипная головка
Максимальная величина силы инерции в МН:
где ― масса отъемной крышки кривошипной головки,
; кг
Для определения напряжения изгиба крышки в МПа находим:
- внутренний радиус кривошипной головки в м:
- момент инерции расчетного сечения крышки в м4:
- момент инерции расчетного сечения вкладыша в м4:
- суммарную площадь крышки и вкладыша в расчетном сечении в м2:
- момент сопротивления расчетного сечения крышки без учета ребер жесткости в м2:
Напряжение изгиба в МПа:
.
Крышка кривошипной головки должна быть усилена ребрами жесткости, так как расчетное напряжение превышает допускаемые (100…300) МПа.
5.3.3 Стержень шатуна
Сила, сжимающая шатун в МН по результатам динамического расчета:
Сила, растягивающая шатун в МН по результатам динамического расчета:
Площадь среднего сечения шатуна в м2:
Минимальное напряжение в МПа, возникающее в сечении В-В от растягивающей силы:
От сжимающей силы в МПа в сечении В-В возникают максимальные напряжения сжатия и продольного изгиба:
- в плоскости качания шатуна:
; МПа,
где ― коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости качания шатуна,
- в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:
; МПа.
где ― коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости, перпендикулярной плоскости качанию шатуна,
Напряжения и не превышают предельных значений для углеродистых сталей (160…250) МПа.
6 Расчет системы жидкостного охлаждения
6.1 Емкость системы охлаждения
в дм3 выберем из диапазона значений:
Принимаем дм3.
6.2 Жидкостный насос
Принимаем:
- количество теплоты отводимой охлаждающей жидкостью от двигателя Дж/с;
- средняя теплоемкость жидкости Дж/(кг∙К);
- средняя плотность жидкости кг/м3;
- температурный перепад жидкости в радиаторе К.
Циркуляционный расход жидкости в системе охлаждения двигателя в м2/с:
Принимаем коэффициент подачи насоса
Расчетная производительность насоса в м3/с:
- скорость жидкости на входе в насос м/с;
- радиус ступицы крыльчатки м;
Радиус выходного отверстия крыльчатки в м:
- углы между направлениями скоростей , и : и ;
- гидравлический КПД .
Окружная скорость потока жидкости на входе колеса в м/с:
Передаточное отношение ременного привода тот коленчатого вала принимаем .
Частота вращения насоса в мин-1:
Радиус крыльчатки колеса на входе в м:
Окружная скорость входа потока в м/с:
Угол между скоростями и принимается .
Угол ; .
Принимаются:
- число лопаток на крыльчатке ;
- толщина лопатки у входа м;
- толщина лопатки у выхода м.
Ширина лопатки на входе в м:
Радиальная скорость потока на выходе из колеса в м/с:
Ширина лопатки на выходе в м:
Принимаем механический КПД насоса .
Мощность потребляемая жидкостным насосом в кВт:
6.3 Жидкостный радиатор
- количество теплоты, отводимой от двигателя через охлаждающую жидкость к окружающему воздуху Дж/с;
- средняя теплоемкость воздуха Дж/(кг∙К);
- объемный расход жидкости, проходящей через радиатор
- температурный перепад К;
- температура перед радиатором К.
Количество воздуха, проходящего через радиатор в кг/с:
Массовый расход жидкости, проходящей через радиатор в кг/с:
Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор, в К:
- оптимальное значение температуры К.
Средняя температура жидкости в радиаторе в К:
Коэффициент теплопередачи радиатора принимаем Вт/(м2∙К).
Поверхность охлаждения радиатора в м2:
6.4 Вентилятор
- массовый расход воздуха, подаваемый вентилятором кг/с;
- средняя температура воздуха К;
- напор, создаваемый вентилятором Па.
Плотность воздуха при средней его температуре в радиаторе в кг/м3:
Производительность вентилятора в м3/с:
Задаем скорость воздуха перед фронтом радиатора без учета скорости движения автомобиля м/с.
Фронтовая поверхность радиатора в м2:
Диаметр вентилятора ; м.
Окружная скорость вентилятора ; м/с.
где ― коэффициент, зависящий от формы лопастей: для криволинейных .
Частота вращения вентилятора в мин-1:
Мощность в кВт, затрачиваемая на привод вентилятора:
где ― КПД вентилятора, - для литого вентилятора.
Приложения
Приложение 1
Таблица сравнения показателей рассчитанного двигателя с прототипом
Показатели
Тип двигателя
Прототип
Рассчитанный
Коэффициент избытка воздуха α
0,85…0,98
0,9
Давление остаточных газов , МПа
1,05…1,25
1,12
Температура остаточных газов , K
900…1100
1000
Степень подогрева заряда
0…20
15
Коэффициент остаточных газов γr
0,04…0,10
0,061
Температура в конце впуска , К
340…370
347,8
Коэффициент наполнения
0,70…0,90
0,764
Показатель политропы сжатия
1,34…1,38
1,36
Температура в конце сжатия , К
600…800
751,5
Давление в конце сжатия , МПа
0,9…2,0
1,56
Степень повышения давления цикла
3,2…4,2
3,76
Степень предварительного расширения
1,0
Температура конца видимого сгорания , К
2400…3100
2630
Максимальное давление сгорания , МПа
3,5…7,5
5,86
Показатель политропы расширения
1,23…1,30
1,258
Температура в конце расширения , К
1200…1700
1514,1
Давление в конце расширения , МПа
0,35…0,6
0,397
Средняя скорость поршня , м/с
9…16
13,5
Среднее эффективное давление , МПа
0,6…1,1
0,75
Эффективный КПД
0,23…0,38
0,29
Механический КПД
0,75…0,92
0,80
Эффективный удельный расход топлива , г/(кВт·ч)
2300…3100
282,6
Отношение
0,86…1,07
1,95
Относительная теплота , %
23…38
29,00195604
24..32
24,09538035
30…55
28,01157978
0…21
14,11670973
3…10
4,774374102
Фазы газораспределения:
-открытие впускного клапана до ВМТ , град
10…35
27
-закрытие впускного клапана после НМТ , град
40…85
50
-открытие выпускного клапана до НМТ , град
40…70
55
-закрытие выпускного клапана после ВМТ , град
10…50
35
Критерий Гинцбурга , кВт/см
1,3…2,8
2,03
Критерий Костина
3,5…9,0
8,97
Масса двигателя в кг
152,6…450
281,05
Приложение Б
Техническая характеристика двигателя
1. Тип двигателя – карбюраторный..
2. Число тактов – 4.
3. Число и расположение цилиндров – 4, рядное.
4. Порядок работы цилиндров –
5. Расположение и число клапанов в цилиндре – верхнее, по два в цилиндре.
6. Рабочий объем двигателя, дм3 – 2,9.
7. Диаметр цилиндра, мм – 98,8.
8. Ход поршня, мм – 95.
9. Степень сжатия – 8,5.
10. Номинальная мощность, кВт – 80,3.
11. Максимальная рабочая частота вращения, мин-1 – 4400.
12. Габаритные размеры двигателя, мм – 770х525х725.
13. Направление вращения коленчатого вала – правое.
14. Максимальное среднее эффективное давление, МПа – 0,94.
15. Максимальный эффективный крутящий момент, Н∙м – 217,8.
16. Минимальная частота вращения коленчатого вала, мин-1 – 600.
17. Частота вращения при максимальном крутящем моменте, мин-1 – 2200.
18. Сорт топлива – бензин А-76 по ГОСТ 2084-77.
19. Минимальный удельный расход топлива, г/(кВт∙ч) – 250,8.
20. Фазы газораспределения: впуск (начало, конец), выпуск (начало,
конец) – (27, 60), (55, 35).
21. Наличие наддува – нет.
22. Тип системы охлаждения – жидкостный, закрытый с принудительной
циркуляцией.
23. Объем смазочной системы, дм3 – 6.
24. Объем жидкостной системы охлаждения, дм3 – 18.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
